仿人智能PID在APMP盘磨控制中的设计与应用.pdf

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1、过程控制化工自动化及仪表，2010，37(12)：11—14ControlandInstrumentsinChemicalIndustry仿人智能PID在APMP盘磨控制中的设计与应用王忠峰1，汤伟1”，刘庆利1”，王孟效1·2(1．陕西科技大学电气与信息工程学院，西安710021；2．陕西西微测控工程有限公司，陕西咸阳712081)摘要：针对APMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)磨浆机间隙调整难度大的f*-I／li，在仿人智能与PID算法的基础上，提出了仿人智能PID算法，并将其在APMP盘磨控制中应用。仿真结果及其在实际应用中的控制效果说明该控制方案是

2、可行的、准确的。关键词：APMP；仿人智能；PID；盘磨控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：10000932(2010)12-0011．．041引言由于APMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)化学机械浆生产过程中原料优劣及磨浆过程存在的扰动等因素都会影响成浆质量的稳定性，因此对磨浆设备进行自动化控制显得尤为重要。在自动控制过程中，盘磨机控制采用间隙控制方式，通过对主电机功率、进浆浓度、流量检测和计算控制，从而改变盘磨间隙来实现打浆度控制。在控制中如果整定超调过大，盘磨的进刀过多，容易造成严重的生产事故——碰刀，因此对盘磨间隙的控制算法必须安全可

3、靠⋯。由于PID算法具有结构简单、实现方便、适应性强等特点，在我国造纸行业中被广泛采用。但是，常规PID最大的缺点是参数不易整定，如果PID参数整定不好容易产生振荡，并且会出现超调。而仿人智能控制的基本特点是模仿专家控制的控制行为，能保证被控过程单调地、无超凋地并且无静差地跟踪设定值，可见仿人智能控制器有很强的鲁棒性。对具有大延迟和超大滞后的对象，仿人智能控制不论在稳定性、快速性以及准确性方面都比PID控制具有明显的优越性；但设计相对要复杂，不易操作和调节旧1。针对二者的特点，将它们结合在一起，取长补短，形成仿人智能PlD控制算法。本文以江苏宿迁恒升纸业APMP制浆系统为对象，设计了基于西

4、门子PLC的仿人智能PID控制器，该控制器取得了非常成功的应用。2仿人智能PID的原理与设计仿人智能控制认为，一个系统动态过程的输入、输出数据包括了过程的全部信息。所以，由系统输出偏离给定输入的误差e、误差的导数e、误差2阶导数e构成了系统特征状态的特征信息源，用集合E表示：E={e，e，e}。E中各元素的数值、符号以及它们之间相互组合，构成了描述动态特征状态的各种特征基元。本文具体从误差e和误差变化△e这两个基本控制变量出发，设计仿人智能PID控制器。(1)比例控制P是基于偏差调节的，当误差eI较大时，仿人智能PID将加大比例P的作用并保持住；而在Ie1减小到接近或到达零的时候，则减小或

5、停止比例P作用，这样既可以防止调节过度，又可以缩短调节的时间。(2)积分控制I实际上是对误差信息的记忆，常规PID控制中的积分作用，不加选择地记忆有用信息和不利信息；而仿人智能PID控制中的积分I是选择有用的信息，除去或减弱不利的信息，充分体现了有经验的操作专家的控制决策思想。当误差较大时加大积分作用，有利于系统快速稳定，当误差较小时减弱积分作用，有利于防止积分饱和。(3)仿人智能PID中的微分控制D，只在误差较小时才引入，这样可以使系统的动态过程变短¨1。本文设定两个误差界限：e，和0，其中e，>0，可得仿人智能PID的具体调节规则：Q)IFeI>cl，THEN^f^=xPIe．+(Kt

6、le．+MX)②IFe1>IeI≥0，THEN帆=Kme。+(Kne。+MX)+如(e。一％一。)3APMP高浓磨浆机制浆工艺与数学模型APMP是20世纪80年代推出的一项节能环保型制浆新技术。由于它得率高、能耗低、污染少、成浆质量好等优点，开始在国内外大量使用，并成为2l世纪最具有发展潜力的制浆技术。典型的APMP高浓打浆过程工艺如图1所示。收稿El期：2010—10-26(修改稿)基金项目：国家自然科学基金资助项目(30972322)·12·化工自动化及仪表第37卷图1APMP打浆工艺图在整个APMP打浆过程中，高浓磨浆机控制系统是最重要的控制点。经过挤压疏解的木片在反应仓里进行进一步

7、的化学反应，然后由卸料螺旋经过1’水平输送螺旋输送到1。侧料塞螺旋喂料器，从盘磨侧面进入一段磨磨室，同时给盘磨内加入稀释水(清白水)，调节磨浆浓度。经过盘磨磨解后，浆料喷放到旋风分离器，可以调节螺旋转速控制进入盘磨的木丝量。盘磨稀释水的流量由流量计检测通过调节阀来进行控制流量的大小，进而控制磨浆浓度，一般APMP高浓打浆浓度为30％。磨浆机由一台同步电动机带动，盘磨间隙大小的调整采用一套液压驱动装置来完成，通过控制液压调