基于模型降阶的积分分离 PID调节在喷雾结冰系统中的应用.pdf

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1、·54·工业仪表与自动化装置2014年第1期基于模型降阶的积分分离PID调节在喷雾结冰系统中的应用范蟠果，杨生忠，韩涛(西北工业大学自动化学院，西安710129)摘要：在某喷雾结冰系统中，为模拟自然结冰气象条件，保证良好的雾化效果，要求喷雾供水、供气压力及流量可调并同时符合试验要求且稳定输出。由于管道流体压力、流量与调节阀开度存在复杂的非线性关系，流量与压力受环境与设备性能影响较大，为使实际运行中减小超调及震荡，该文论述了一种基于模型降阶的积分分离PID调节策略，实现系统压力及流量可调且稳定输出的方法

2、。关键词：模型降阶；积分分离PID；喷雾结冰；超调中图分类号：TP13文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)01—0054—03TheapplicationintheicespraysystembasedontheintegralseparationPIDregulationofmodelorderreductionFANPanguo，YANGShengzhong，HANTao(CollegeofAutomation，NonhwesternPoechnicalUniversity，Xi

3、’an710129，China)Abstract：Inasprayicingsystem，inordertosimulatenaturalicingconditionstoensuregoodatomi-zation，spraywaterandgassupplyrequiredpressureandflowisadjustableandalsocomplywiththetestrequirementsandstableoutput．Becausethepipelinefluidpressure，flo

4、wandvalveopeningthereisacomplexnonlinearrelationship，flowandpressurebythegreaterimpactontheenvironmentandequip—mentperformance，fortheactualoperationreduceovershootandshocks，thispaperdiscussesamodel—basedreductionofintegralseparationPIDregulationstrategi

5、estoachievethesystempressureandflowad—justableandstableoutputmethods．Keywords：modelorderreduction；integralseparationPID；icespray；overshoot调节阀分别改变水、气路流量与压力，使得所喷水雾0引言能够模拟自然结冰气象条件。管道结构如图1所示。流量及压力遵循伯努利方程，同时又与管道形嘛霍，kj电动调节阀状、结构、阀门开度有着密切关系。改变调节阀开度●——--—一——————

6、——i——————j————』———)+(—————————一可同时改变压力与流量，但因流量与压力同调节阀开度是非线性关系，这就使得通过调节阀精确控制芏仝_!流量与压力输出变得复杂。该文以某喷雾结冰系统I流量传感器T压力传感器为例，论述了一种基于模型降阶的积分分离PID调图1某喷雾结冰系统水路、气路结构示意图节策略，提供了一种使流量与压力同时收敛于指定对于该系统而言，要使得所喷水雾符合自然结值、具备稳定输出能力且范围可调的控制算法，解决冰气象条件，在不考虑温度的前提下，相关的物理参了上述问题。数有6个

7、(水路、气路各3个，分别为压力、流量以及1模型建立调节阀开度)。设管道内流体压力为P、流量为Q、调节阀开度为K。建立该系统数学模型为：在某喷雾结冰系统中，通过调节水路、气路电动F(P1，Q1，K1，P2，Q2，K2)=0收稿日期：2o13—07—8式中：下标为1代表水路，下标为2代表气路。有必作者简介：杨生忠(1983)，男，甘肃临洮人，硕士生，现从事电力要说明的是：文中所有符号无下标区别的表示水路、电子与电力传动、自动化控制研究。2014年第1期工业仪表与自动化装置·55·气路均适用。作为喷雾结冰系

8、统的控制策略建立依据。对于上述6阶模型，P、P将共同影响雾滴直3控制策略径，q、Q又共同决定所喷水雾相对湿度。要想达到4个参数同时符合试验要求，直接建立控制策略由上文分析结果，可初步制定系统的控制策略难度很大，计算机程序将会很复杂。为此，首先对该如下：模型进行降阶处理。第1步，通过试验要求的水雾相对湿度，计算得到供水与供气的理论流量比例关系，并通过调整2模型降阶Q、q的数值使得I一2aQI>>1。对于该喷雾结冰系统而言，最终目的是所喷水第2步，通过流量P