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1、2002年第1期 工业仪表与自动化装置·23·制粉系统球磨机的模型算法解耦控制王东风(华北电力大学动力系,河北保定071003)[摘 要]针对制粉系统球磨机的多变量强耦合特性,提出模型算法预测控制的解耦设计方法。将球磨机系统分解为三个多输入单输出系统,用模型算法控制原理设计控制器,通过求解三元一次矩阵方程组,实现了多步预测的解耦控制。对球磨机系统的仿真结果表明了所给算法的有效性。[关键词]球磨机系统;多变量系统;模型算法控制;解耦控制+[中图分类号]TP27315[文献标识
2、码]A[文章编号]100020682(2002)0120023203TheMACdecouplingdesignanditsapplicationtoaballmillpulverizingsystemWANGDong2feng(NorthChinaElectricPowerUniversity,HebeiBaoding071003,China)Abstract:ThispaperpresentstheMACdecouplingdesignmethodwhichdecomposesamulti2inp
3、utmulti2outputsystemintomulti2inputsingleoutputsystems,theMACalgorithmisusedtodesignacontroller.Bymeansofsolvingamatrixequation,thepredictivedecouplingcontrollerisrealized.Thecomputersimulationofathree2imputthree2outputballmillpulverizingsystemisgiven,s
4、imulationresultsdemonstratetheeffectivenessoftheproposedalgorithm.Keywords:Ballmillpulverizingsystem;Multi2inputmulti2outputsystem;MAC;Decouplingcontrol耦设计方法,对于多输入多输出的强耦合系统,首先1引言将系统分解为多输入单输出系统,并用模型算法控 自Rouhani和Mehra提出了模型算法预测控制制原理设计控制器。通过求解控制增量的矩阵方程[1](
5、MAC),由于其在线计算方便,具有较强的鲁棒性组,实现多步预测的解耦控制,从而避免了求解复杂和较好的调节品质,在过程控制领域得到了广泛的的n3(M-1)个线性方程组问题,然后将其应用于重视与应用。然而该算法在理论分析方面还不够深球磨机系统的控制设计。入,尤其是多变量过程系统方面更是形式单一。2球磨机系统的模型算法解耦控制中间储仓式制粉系统广泛应用于火力发电机组,是一典型的大时延、强耦合多变量系统。文献211 单变量系统的MAC算法[2]对该系统的耦合情况进行了分析,结论是,在钢 模型算法控制是一种利
6、用被控对象的单位脉冲球磨制粉系统的3个调节回路中,不管3个回路如响应采样数据作为预测模型的预测控制算法,设被何配对,均存在着相当严重的耦合,不解耦的系统是控对象的单位脉冲采样数据为[2]不可能实现良好的控制的,解耦设计是必须的,可{g1,g2,⋯}见,研究制粉系统的自动控制和优化运行,具有重要对于渐近稳定的系统,其脉冲响应在若干个采的理论意义和实用价值。样周期后就趋于稳态值,即gN≈0,因此可以用单位由于预测控制对于克服大时延大惯性有独到之脉冲响应采样数据的前有限项描述系统的动态特性处,但对于多变量系
7、统的解耦设计,只是简单地套用{g1,g2,⋯,gN}单变量系统的形式,为此,本文提出模型预测控制解由线性系统的叠加原理,可以得到系统输出的[3]预测模型为 收稿日期:2000212212Ym(k+1)=Ym(k)+GΔU(k)+F0U(k-1) 作者简介:王东风(19712),男,安徽潜山人,博士,讲师;研究方(2—1)向:计算机控制和智能控制理论及其在热工过程控制中的应用。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved
8、.·24·工业仪表与自动化装置 2002年第1期T式中Δu(k)=d[Yr(k+1)-F0U(k-1)-he(k)]Ym(k+1)=[ym(k+1/k),ym(k+2/k),⋯,ym(2—3)(k+P/k)]TTT-1Td=(1,0,⋯,0)(GQG+λ)GQ 为取首行ΔU(k)=[Δu(k),Δu(k+1),⋯,Δu(k+M-运算。T1)]212 三输入三输出球磨机系统的MAC解耦算法U(k-1)=[u(k-N+1),u(
