内模控制在高温湿热控制系统中的应用.pdf

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1、内模控制在高温湿热控制系统中的应用李锋，等ApplicationoftheInternalModelControlinHigh—temperatureandHumiditySystem李镑1互煮2(中国华阴兵器试验中心‘，陕西华阴714200；北京科技大学高效轧制国家工程研究中心2，北京100083)摘要：针对高温湿热试验系统被控对象具有大滞后、大惯性、对象特性随负载变化较大的特点，为提高环境模拟试验中的温湿度控制精度，在经典PID调节的基础上，采用内模控制策略控制温湿度，并对内模控制效果进行了仿真研究。仿真结果与现场运行

2、调试结果均表明，内模控制具有响应速度快、稳态精度高以及无超调等优点。关键词：温度湿度内模控制PID环境模拟中图分类号：TP273文献标志码：AAbstract：Aimingalthehigh—temperatureandhumiditycontrolledobjectsfeatureslargedelay，largeinertiaandobjectscharacteristicchangesgreatlyalongwiththeloadtoenhancethecontrolaccuracyfortemperatureand

3、humidityinenvironmentsimulationtests，onthebasisofclassicPIDcontrol，thecontrolstrategyadoptinginternalmodelcontrolisproposed．Theeffectsofinternalmodelcontrolareresearchedwithsimulation．Boththeresultsfromsimulationandfieldoperation&commissioningindicatethattheintern

4、almodelcontrolfeaturesquickresponse，highstableaccuracyandwithoutovershoot．Keywords：TemperatureHumidityInternalmodelcontrolPIDEnvironmentalsimulation0引言高温湿热试验是一种常规的环境试验方法，其目的是为了确定武器装备在高温或高湿环境条件下的适应性。武器装备在湿热模拟环境考核中对温湿度环境提出了较为严格的精度要求¨。。。某单位1000m3高温湿热实验室是一个多变量、非线性、大纯滞

5、后的复杂系统，使用传统的常规PID控制，难以取得良好的控制品质。内模控制(internalmodelcontrol，IMC)作为一种独特的控制系统结构，最早产生于过程控制并得到成功的应用。内模控制并未过分依赖于被控对象的准确数学模型，系统跟踪性能好、鲁棒性强，能消除不可测干扰的影响；采用内模控制设计的控制器结构简单、参数单一、计算方便。因此，内模控制是一种先进的控制技术。根据内模控制能够消除大滞后影响的特点，提出采用内模控制法来控制高温湿热系统。仿真结果证明，它比传统PID控制超调量小、稳定性好，具有很强的实用性。修改稿收

6、到日期：201l—04—25。第一作者李锋(1980一)，男，2010年毕业于北京科技大学控制科学与工程专业．获硕士学住，工程师；主要从事环境试验模拟和计算机自动控制技术方面的研究。《自动化仪表》第33卷第3期2012年3月1系统特性分析交变湿热试验是指温湿度在一个周期内交替地作高温高湿和低温高湿条件的变化。它除了具有吸附、吸收和扩散作用外，还具有呼出作用。升温阶段伴随有凝露产生。针对不同批次和型号的军用武器，交变湿热试验中有相对应的军用试验标准，其对温度和湿度的要求是不相同的，特别是在降温保湿和低温高湿模拟环境的实现上各

7、不相同。对此，在系统的改造过程中，实验室设计建造的1000m3土建湿热实验室采用温度和湿度单独控制方案。为提高控制精度和缩短系统延时，控制算法运用IMC控制，并根据误差和误差变化率的变化大小自动完成内模控制和常规PID控制的算法转换。系统结构简图如图1所示。图I系统结构示意图Fig．1Schematicsofthesystemstructure57内模控制在高温湿热控制系统中的应用李锋，等2内模控制器的设计2．1内模控制的基本结构内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略，其实际上属于一种鲁棒控制。内模控制

8、结构如图2所示㈨。图2内模控制结构图Fig．2Structureofinternalmodelcontrol图2中：R(s)为给定输入；Y(s)为给定输出；D(s)为干扰输入；C(S)和G(s)分别为常规反馈控制器和被控对象的传递函数；e(s)为对象的预测模型。由图2可得内模系统的闭环输出方程为：m)=