动态矩阵控制算法在工业电加热炉温度控制中的应用.pdf

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1、日廑旦塞旦仪器仪表用户doi：10．3969／j．issn．1671—1041．2011．O1．010动态矩阵控制算法在工业电加热炉温度控制中的应用何同祥，韩宁青，常保春(华北电力大学控制理论与控制工程学院，保定071003)摘要：本文首先介绍了动态矩阵控制算法原理，进而将动态矩阵控制算法应用到工业电加热炉的温度控制中，研究表明动态矩阵控制相对于传统的PID控制和进行Smith预估补偿的PID控制，可获得更加满意的控制效果，动态矩阵控制能够很好的克服对象的大滞后特性，有效提高控制品质，是一种值得推广的过程控制方法。

2、关键词：动态矩阵控制；电加热炉；温度控制中图分类号：TP273文献标志码：AApplicationofDMCalgorithminthetemperaturecontrolsystemofindustrialelectricheaterHETong—xiang，HANNing—qing，CHANGBao—chun(SchoolofControlScienceandEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Thi

3、spaperfirstlyintroducestheprincipleofDMCalgorithm，andthenappliedtheDMCalgorithmtothetemper-aturecontrolsystemofindustrialelectricheater．TheresultsconfirmedthatDMCalgorithmcanobtainamoresatisfactorycontrolperformance，comparedwiththetraditionalPIDcontrolandSmith

4、compensatedPIDcontrolsystem．DMCalgo-mhmcanlargelyovercomethetimedelaycharacteristicsofthesystem．efectivelyimprovethecontrolquality．isawor-thypromotingmethodofprocesscontro1．Keywords：DMC；electricheater；temperaturecontrol0引言a，a，a一，a，、这些采样值称为动态系数。其中N是电加热炉的炉温动态特性具

5、有非线性、大滞后、阶跃响应的截断点，称为模型时域长度。N的选择应大惯性、升温单向性等特点，采用常规的单回路PID使a(i>N)接近其稳态值a。根据线性系统的比例控制效果往往难以达到要求。虽然采用Smith预估和叠加性质，利用阶跃响应的动态系数和给定的输入补偿算法可以提高控制精度，但是这些算法是建立在控制增量可得预测模型方程]：获得精确的对象模型基础上的，在实际应用时很难得(k+1)=Yo(k+1)+AAU(k)：到对象的精确模型，因此控制效果不是很理想uJ。4。U(k一1)+AAU()(1)动态矩阵控制(DMC)是

6、近年来在工业过程控制领域式中，rm(k+1)=[Y(k+l／k)，Y(k+2／k)，中得到广泛重视和应用的一类预测控制算法，它能直⋯，Y(+P／)]接处理带有纯滞后的对象，对大惯性有较强的适应能Yo(+1)=[Yo(k+l／k)，Yo(k+2／k)，⋯，力，从而有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。本文研Y(k+P／)]究动态矩阵控制算法在工业电加热炉温度控制系统aU(k)=[／tu(k)，z~u(k+1)，⋯，Au(k+M一1／1)]中的应用。U(一1)=[u(一N+I)，M(一Ⅳ+)，⋯1动态矩阵控制算法原理，¨(一

7、1)]1．1预测模型动态矩阵控制算法是以系统的阶跃响应模型作A=为预测模型的。在工程实际中，通过对控制对象作阶跃响应试验可以获得反映对象动态特性的阶跃响应，进而可以获得对象在t=T，2T，3，⋯，Ⅳ的采样值A0：28EICVo1．182011N0．1欢迎光临本刊网站http：／／www．eic．com．ca仪器仪表用户日廑塞日A。U(k一1)一^e()]0；O用(1，0，0，⋯，0)乘上式即可得当前即时控制策略时k时刻的控制增量：0Ⅳ△“(k)=(1，0，0，⋯，0)△U(k)控制系统只执行当前时刻的控制增量△u(

8、k)，式中，P一吨Ⅳ一预测时～域长度，一般M≤P≤N，这里M为k+1及以后时刻的控制量需重新计算。控制时域长度，N为模型时域长度。0Ⅳ1．2反馈校正2动态矩阵控制在工业电加热炉中的应用～吨由于干扰等情况，通过测试得到的阶跃响应系数对电加热炉在常温下加30％量程控制量，经采只是对象阶跃响0应系统的估训‘值，不能完全反映系统集数据辨识出该加热炉的模型为：042真