内模PID控制器在电阻加热炉温控系统中的应用.pdf

《内模PID控制器在电阻加热炉温控系统中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、m业}空韦U与应用自动化技术与应用》2011年第30卷第7期ndustryControlandApplications内模PlD控制器在电阻加热炉温控系统中的应用常保春。韩宁青．梁伟平(华北电力大学控制与计算机工程学院，河北保定071003)摘要：本文介绍内懊控制(IMC)的基本原理及内模PID控制器的设计办法，进而将这种控制方法应用到电}；儿加热炉温控系统中。内模PID控制器只有一个可调参数，整定方法简，克服了常规PID参数整定复杂的缺点，易为工程技术人员掌握。MATIAB仿真结果表明内模PID控制系统具有较好的动态性能和较强的鲁捧性，有效提高了

2、系统的控制品质，足一种值得推，’的过控制方法。关键字：内模控制；内模PID；温控系统分类号：TP273文献标识码：B文章编号：10037241(2011)07000903ApplicationoftheIMC—-PIDControllerintheResistanceFurnaceTemperatureControlSystemCHANGBao-chun，HANNing-qing，LIANGWei-ping(SchoolofControlandComputerEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity

3、，Baoding071003China)Abstract：Thispaperintroducesthebasicprincipleoftheinternalmodelcontrol(IMC)method，thedesignmethodoftheIMC—PIDcontroller，andthenappliesittotheresistancefurnacetemperaturecontrolsystem．IMC—PIDcontrollerhasonlyoneadjustableparameter．Itissimpletotuneandcanoverc

4、omethecomplex—tuningparametersdefectoftheconventionalPID，easytograspfortheengineeringandtechnicalstaf．ThesimulationresultsshowthattheIMC—PIDcontrolsystemhasgooddynamicperformanceandrobustness，efectivelyimprovethecontrolquality．Itisaworthypromotingmethodofprocesscontro1．Keyword

5、s：IMC；IMC—PID；temperaturecontro11引言内模控制的结构框图如图l所示[2l。温度是工业对象中最主要的被控参数之一，但是由于被控对象的纯滞后特性，被调量不能及时对控制信号的动作做出反应，所以控制比较困难。内模控制IMC是一种基于过程数学模型的控制器，设计简单，能兼顾系，(占)统的稳定性和鲁棒性，并实现对系统的无静差控制⋯1。本文研究内模PID控制器在电阻加热炉温控系统中的应用，仿真结果表明内模PID控制能够有效提高了系L一一一一一一一一一一一一⋯一一一。统的控制品质，是一种值得推广的过程控制方法。图1内模控制系统结构框图

6、2内模控制基本原理通过求取参考输人s)N扰动输入s)与过程输出2．1内模控制结构和基本性质Jr(s)之间的传递函数，易得出系统的闭环响应为GNc(s)G(s)r(s)+=收稿日期：201l一01—25一自动化技术与应用》20l1年第3O卷第7期工业控制与应用ndust~ControlandApplications对于一阶惯性加纯滞后系统，传递函数为由(1)式可以得到内模控制的3个基本性质：性质1：对偶稳定性。当模型匹配时，内模控制Gf)：P系统的闭环稳定性取决于前向通道各个传递函数的l+稳定性。对纯迟延e-f采用一阶Pade近似得到：性质2：理想控

7、制器特性。若过程稳定模型匹确，一1—0．5vs且()=()，那么在任何时刻都能实现对参考1+0．5vs输入的无偏差跟踪。按照内模控制器设计步骤，取7=1得到：性质3：零稳态偏差特性。即使模型失配，只要㈤=闭环系统稳定，而且满足G(O)=((O)，则稳态误差为零。将(4)式代人(3)式化简得到：2．2内模控制器设计步骤∞)=面T+0．5r而1+内模控制器设计步骤5)第一步：确定内部模型GM()由(5)式可知，等效内模控制器实质是具有内模结构第二步：模型分解，即把(S)分解为+()，的PID控制器，而且只有一个可调参数，只要选择合GM一()两部分适的值

8、，就可提高系统的抗干扰性和鲁棒性。()=+()·一()与传统的PID控制器()=p(++)比其中+()是一个全通滤波器传递