工业过程控制先进控制方法研究

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1、工业过程控制先进控制方法研究摘要在控制领域发展的现阶段，由于其他相关学科的发展，也随着工业过程日益走向大型化、连续化、复杂化，使得很多系统极其复杂，具有高度的非线性、强耦合性、不确定性、信息不完全性和大时滞等特性，并存在苛刻的约束条件，使得利用常规控制方法无法得到满意的控制效果。尤其是多输入多输出系统，由于内部结构复杂，往往存在有一定程度的耦合作用，一个输入信号的变化可能会使多个输出量发生变化，输出量也不仅仅受一个输入信号的影响。针对这些问题，我们还有大量的工作需要做。因此，先进控制技术的研究仍然是工业过程领域的一个热点问题，

2、是今后研究的方向。本文针对工业过程控制中普遍存在的非线性现象，提出把自抗扰控制方法和无模型自适应控制方法分别应用于工业过程控制中，使工业过程控制中的非线性系统完全解耦或部分解耦，再结合其他的传统控制方法和现代控制方法，使被控系统能够达到比较理想的控制效果。论文的主要内容安排如下：首先，介绍了建立过程数学模型的两个基本方法：机理法建模和测试法建模。双容水槽液位温度系统是模拟实际工业过程的很好对象，因为它具有非线性、强耦合性、不确定性和大时滞等特性，本文依据机理法和实验法建立该过程的数学模型。其次，本文讨论了自抗扰控制技术的延伸及

3、应用问题，给出了一套完整的自抗扰控制器的参数整定方法，建立了二阶自抗扰控制器，并将自抗扰技术应用于双容水槽液位温度控制系统中。针对液位温度系统的多扰动、大迟延、大惯性、动态复杂特性等，给出了自抗扰控制策略。仿真结果表明，基于自抗扰技术策略建立的液位温度控制系统，能够估计和补偿被控对象的内外扰动，具有良好的抗干扰能力和鲁棒性。再次，本文对无模型控制器的控制原理、收敛性及合理性进行了详细地分析。为了进一步提高基于泛模型的无模型控制器的控制品质，对原控制方法进行了改进研究，提出了广义无模型控制。并结合双容水槽液位温度控制对象，进行了

4、由无模型控制器构成的自适应控制系统结构设计。与传统PID控制算法相比，无模型自适应控制算法具有良好的鲁棒性、抗干扰性等优点。最后，对本论文工作做了总结，并展望未来论文工作的方向和目标。关键词：双容水槽，机理法建模，自抗扰控制器，无模型自适应控制，液位温度控制ⅡRESEARCHoFADVANCEDCONTRoLMETHODININDUSTRYPRoCESSCoNTRoLABSTRACTInmodemcontrolfield,manysystemsbehaviorextraordinarycomplex,stronglynonli

5、near,coupling，uncertain，informationscarcity,strongtime—delayandetcwiththedevelopmentofotherrelatedsubjectsandlarge．scale，continuous，complicatedofindustryprocess，whichcall’tbesatisfiedbynormalcontr01methodunderstrictrestriction．EspeciallyforNⅡM0system,onesignal’Schan

6、gepossiblyresultsintomanyoutputsignals’change，andoneoutputsignalwillbeaffectedbymanyinputsignalsformecomplexityandcouplingofinnersystem．ThereiSalargeamountofworktodofortheseproblems．Sotheresearchofadvancedcontroltechniqueisstillahotspotandwillbethefutureresearchdire

7、ction．Aimingattheuniversalnonlinearphenomenainindustryprocesscontrol，thispaperpresentsasolutionwhichappliestheactivedisturbancerejectionandmodel-freecontrolmethodinindustryprocesscontrolrespectivelytoimplemententirelyorpartlydecouplingofnonlinearsystem，andgetsthecom

8、parableidealcontroleffectcombinedwithothertraditionalormodemcontrolmethods．Followingarethemainissueofthispaper：Firstly,twofundamentalmetho