專(zhuān)利名稱(chēng)：一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬過(guò)程控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法。
背景技術(shù)：
煙葉復(fù)烤主要用途是對(duì)打葉分離之后的煙葉片進(jìn)行處理，使葉片的水分、溫度達(dá)到規(guī)定的工藝技術(shù)指標(biāo)。煙葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)按工藝特點(diǎn)主要分干燥段、冷卻段和回潮段，干燥段分四個(gè)區(qū)，冷卻段為一個(gè)區(qū)，回潮段有兩個(gè)區(qū)。
與流程行業(yè)其他過(guò)程比較，煙葉復(fù)烤過(guò)程具有其明顯的特點(diǎn)，是一個(gè)多干擾、強(qiáng)耦合、大滯后、非線(xiàn)性、不確定的大熱容過(guò)程。不同過(guò)程的任一區(qū)段溫度、濕度的變化，都會(huì)影響到其后各區(qū)段參數(shù)的變化和出口煙葉水分含量的變化，這就使建立系統(tǒng)的機(jī)理模型變得相當(dāng)復(fù)雜。因此復(fù)烤過(guò)程出口水分運(yùn)用簡(jiǎn)單的PID控制算法難以達(dá)到閉環(huán)自動(dòng)控制的目的，更無(wú)法保證控制的精度。
目前復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)主要采用PLC模塊和單回路儀表等對(duì)復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行控制，現(xiàn)場(chǎng)配置了操作站，同時(shí)建立了中央監(jiān)控系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)多數(shù)復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化水平較高，從硬件條件上為實(shí)施先進(jìn)控制算法打下了基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠使打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)完全閉環(huán)自動(dòng)控制的控制算法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法，包括建立過(guò)程模型，預(yù)測(cè)PI和偽預(yù)測(cè)PI控制算法，所述的控制方法包括冷房水分控制方法和出口水分控制方法。本發(fā)明基于一階慣性加純滯后過(guò)程對(duì)象，釆用預(yù)測(cè)PI控制算法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器；基于第二類(lèi)組合積分過(guò)程對(duì)象，采用偽預(yù)測(cè)PI控制算法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器。其原理為基于被控對(duì)象的過(guò)程模型GpO)，假定期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)G。(S)，得
到所需控制器的傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 5</formula>一階慣性加純滯后過(guò)程模型，可以用傳遞函數(shù)<formula>formula see original document page 5</formula>表示。假定期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 5</formula>式中義是可調(diào)參數(shù)。當(dāng)義-l時(shí)，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)與閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間相同；當(dāng)/1<1時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)比開(kāi)環(huán)響應(yīng)快；當(dāng)義>1時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)比丌環(huán)響應(yīng)慢。則控制器的傳遞函數(shù)為
^_ = ^±1
控制器的輸入輸出關(guān)系為
,=+(1 + >(力-+(1 -義、 7!y 義rs
上式右邊第一項(xiàng)具有PI控制器的結(jié)構(gòu)形式；第二項(xiàng)可以解釋為控制器在/時(shí)刻的輸出是基于在時(shí)間區(qū)間[,-T,。上的輸出預(yù)測(cè)而得到的。比例常數(shù)大致為對(duì)象增益的倒數(shù)，積
分時(shí)間為過(guò)程的時(shí)間常數(shù)，預(yù)測(cè)部分的參數(shù)與過(guò)程對(duì)象的滯后時(shí)間和時(shí)間常數(shù)有關(guān)。這種控制器稱(chēng)為預(yù)測(cè)PI控制器(PPI)。
第二類(lèi)組合積分對(duì)象過(guò)程模型，可以用傳遞函數(shù)<5 =丄(1-e-w表示。選擇
r一
所期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)具有以下形式G。Cy^^(l-e— K ，式中ri。， r2。，義為
整定參數(shù)。當(dāng)義=1時(shí)，開(kāi)環(huán)與閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間相同；當(dāng)/1>1時(shí)，開(kāi)環(huán)比閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間快；；1<1時(shí)，開(kāi)環(huán)比閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間慢。由此，可以推導(dǎo)出控制器的傳遞函數(shù)為
"—Gp("(l-C o(力)—^l-e，KW[h^-(1-e"'。e- ]假定義=1， rl0=rt， r20=r2， A0=A;，貝lj:
Gc 0) =-^-
c、,釓[^s — (1 —e-屮]
控制器在時(shí)間域的輸入輸出關(guān)系為
t/(s)=丄五(力+丄(1 - e-r'°s
上式右邊第一項(xiàng)為比例項(xiàng)，第二項(xiàng)可以解釋為控制器在/時(shí)刻的輸出是由控制器在過(guò)
去時(shí)間[卜(r,。+^)，卜、。]的輸出預(yù)測(cè)而得到的。
在比例作用下，控制器有一個(gè)初始階躍，然后在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，再在變積分的
6作用下上升，最后在穩(wěn)定積分的作用下穩(wěn)定上升。此PI控制器既具有變積分作用，同時(shí)又具有預(yù)測(cè)功能，這種控制器稱(chēng)為偽預(yù)測(cè)PI控制器(QPI)。
建立打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的過(guò)程模型，主要包括
* 烤房四個(gè)區(qū)的溫度對(duì)象G^,W、 GP 0)、 GmW、 Gm(s);
*烤房四個(gè)區(qū)的水分對(duì)象G^,W、 G^(力、Gw3(5)、
*回潮房?jī)蓚€(gè)區(qū)相對(duì)蒸汽閥位的水分對(duì)象G^W、 GM2W;
*回潮房?jī)蓚€(gè)區(qū)霧化流量水分對(duì)象G^,(s)、 Gw
以輸入、輸出數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)并結(jié)合部分機(jī)理，建立各對(duì)象的"灰箱"模型。各對(duì)象的傳遞函數(shù)模型如表l。
表1對(duì)象的傳遞函數(shù)模型
蘭(_,、0.1 <:1-一,:-50《
250s+ 160s40s 、
0.3 f-e60s)0.1〖:1-
250s+ 160s'
Gpr3 (力0.2-,),0.01
300;y + l60s40s
0.2-,)e-10iG艦2 (s)0.02(1一,
300;y + l50s50s
根據(jù)建立的四個(gè)烤房溫度對(duì)象模型，運(yùn)用先進(jìn)的預(yù)測(cè)PI控制算法，設(shè)計(jì)烤房四個(gè)溫
度控制器Gm(s)、 G .2(s)、 GCT3(s)、 GmW，其傳遞函數(shù)如表2。
表2四個(gè)溫度控制器的傳遞函數(shù)
250s + 1300s + 1
(75s + 1 - e,)(90s + 1 - e,'
c CT2 w250s + 1Gcr4(s)300s + 1
(75s + 1 - e-40s)(90s + 1 -
7基于建立的溫度控制器，設(shè)計(jì)四個(gè)對(duì)溫度控制器限幅的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)G^(s)、 G^(力、Gw々)、GOT々)。根據(jù)建立的烤房四個(gè)溫度對(duì)象模型、四個(gè)水分對(duì)象模型和運(yùn)用預(yù)測(cè)pi控制算法設(shè)計(jì)的四個(gè)溫度控制器，確定冷房廣義水分對(duì)象g^(勻。該廣義水分對(duì)象具有第二類(lèi)組合積分過(guò)程的特征，采用頻率域準(zhǔn)則簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化的冷房廣義水分對(duì)象模型為
wl、 乂 240/ 乂
根據(jù)工藝要求，合理選擇回潮兩個(gè)區(qū)蒸汽閥位分配系數(shù)Gm(力、G^(,)和兩個(gè)霧化水分
比例系數(shù)G，("、 G,吣w，以及對(duì)回潮兩個(gè)區(qū)蒸汽閥位限幅的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)。根據(jù)建立的回
潮房?jī)蓚€(gè)相對(duì)蒸汽閥位的水分對(duì)象模型和兩個(gè)霧化流量水分對(duì)象模型，確定出口廣義水分對(duì)象g^(力。該廣義水分對(duì)象具有第二類(lèi)組合積分過(guò)程的特征，采用頻率域準(zhǔn)則簡(jiǎn)化，得
到簡(jiǎn)化的出口廣義水分對(duì)象模型為
根據(jù)建立的冷房廣義水分對(duì)象模型g^0)，運(yùn)用先進(jìn)的偽預(yù)測(cè)pi控制算法，設(shè)計(jì)冷
房水分控制方案，其冷房水分控制器的傳遞函數(shù)為
<formula>formula see original document page 8</formula>
根據(jù)建立的出口廣義水分對(duì)象模型(^2(力，運(yùn)用先進(jìn)的偽預(yù)測(cè)pi控制算法，設(shè)計(jì)出口水分控制方案，其出口水分控制器的傳遞函數(shù)為
<formula>formula see original document page 8</formula>。
抗干擾環(huán)節(jié)G。^)和Gw(力環(huán)節(jié)分別根據(jù)動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)C^^)和C^^設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的
基本原則是保證冷房水分與出口水分受這些干擾因素的影響達(dá)到最小。在設(shè)計(jì)的時(shí)候即考慮了抗干擾的快速性，又考慮了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外為了克服不同品質(zhì)煙葉造成系統(tǒng)特性的改變，算法還融入了自適應(yīng)功能。
有益效果本發(fā)明對(duì)復(fù)烤線(xiàn)實(shí)施控制，可以減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員的生產(chǎn)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，提高復(fù)烤煙葉質(zhì)量及合格率，對(duì)整體提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
*使煙葉的水分穩(wěn)定地達(dá)到規(guī)定的工藝技術(shù)指標(biāo)，提高水分的控制精度，提高煙葉的
等級(jí)，極大地減少生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的水跡煙。*克服人為因素的影響，如果不實(shí)施先進(jìn)控制方案，由于回潮水流量的參數(shù)設(shè)定值都
是操作人員憑經(jīng)驗(yàn)給定，而不同的操作工的經(jīng)驗(yàn)、操作熟練程度及責(zé)任心都不同，
因此控制效果因人而異，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大。*降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)在操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，頻繁的更改回潮水流量
的參數(shù)設(shè)定值，如果實(shí)施先進(jìn)控制，則由控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行輸出控制，操作人員只
要對(duì)水分進(jìn)行設(shè)定，減輕了操作強(qiáng)度。*減少設(shè)備的故障和事故，人工調(diào)整操作幅度大，閥位波動(dòng)大，易出現(xiàn)設(shè)備故障和事
故，增加維護(hù)維修成本。*降低返料生產(chǎn)狀態(tài)，提高生產(chǎn)負(fù)荷，減少能源消耗。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是是一種基于模型的控制算法，PI控制項(xiàng)能提高控制器的魯棒性；預(yù)測(cè)控制項(xiàng)可以根據(jù)過(guò)去某一段時(shí)間的控制作用，來(lái)預(yù)測(cè)將來(lái)的控制作用，消除控制的盲目性，使生產(chǎn)完全閉環(huán)自動(dòng)控制。


圖1預(yù)測(cè)PI控制器結(jié)構(gòu)圖；圖2偽預(yù)測(cè)PI控制器結(jié)構(gòu)圖；圖3冷房水分控制方案；圖4出口水分控制方案；
圖5烤房溫度在預(yù)測(cè)Pl算法控制下的趨勢(shì)；
圖6冷房水分在偽預(yù)測(cè)Pl算法控制下的趨勢(shì)；
圖7出口水分在偽預(yù)測(cè)Pl算法控制下的趨勢(shì)；
圖8冷房水、出口水分在偽預(yù)測(cè)PI算法控制下的趨勢(shì)；
圖9回潮區(qū)兩個(gè)蒸汽閥位在先進(jìn)算法控制下的趨勢(shì)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
本發(fā)明的實(shí)施包括算法的離散化、手自動(dòng)的切換、編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室模擬仿真、控制算法的參數(shù)整定以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。由于采用了實(shí)驗(yàn)室模擬仿真這個(gè)關(guān)鍵步驟，算法一旦下載安裝，就可以直接進(jìn)行控制，加上控制參數(shù)的優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間一般不超過(guò)一個(gè)星期，這樣就最大限度的避免了調(diào)試對(duì)生產(chǎn)的影響。
實(shí)施先進(jìn)控制算法后在以下幾個(gè)方面取得了良好的效果-
烤房溫度控制穩(wěn)定，嚴(yán)格按照水分控制器G^("的輸出設(shè)定進(jìn)行調(diào)整，四個(gè)區(qū)的溫度
能夠控制在設(shè)定值的土0.3'C，波動(dòng)減少，非常平穩(wěn)，見(jiàn)圖5。*冷房水分和出口水分全自動(dòng)閉環(huán)控制。即使在大的干擾下，冷房水分波動(dòng)也很小，達(dá)
到設(shè)定值的±0.3%,完全滿(mǎn)足設(shè)定值的±0.5%工藝指標(biāo)，見(jiàn)圖6和圖8。出口水分的
控制精度同樣也非常高，80%的時(shí)間達(dá)到設(shè)定值的±0.1%， 90%的時(shí)間達(dá)到設(shè)定值的±
0. 2%， 100%的時(shí)間達(dá)到設(shè)定值的±0. 3%，見(jiàn)圖7和圖8。*操作比較平穩(wěn)，避免了控制器輸出大幅度的波動(dòng)，圖9為回潮區(qū)兩個(gè)蒸汽閥位的實(shí)時(shí)趨勢(shì)。
10
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法，包括建立過(guò)程模型，預(yù)測(cè)PI和偽預(yù)測(cè)PI控制算法，其特征在于所述的控制方法包括冷房水分控制方法和出口水分控制方法，步驟包括(1)基于一階慣性加純滯后過(guò)程對(duì)象，采用預(yù)測(cè)PI控制算法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器；基于第二類(lèi)組合積分過(guò)程對(duì)象，采用偽預(yù)測(cè)PI控制算法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器，所述的被控對(duì)象的過(guò)程模型Gp(s)，期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)G0(s)，得到所需控制器的傳遞函數(shù)為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mi>c</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>G</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>G</mi> <mi>p</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub><mi>G</mi><mn>0</mn> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009101966890002C1.tif" wi="43" he="10" top= "82" left = "59" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>(2)建立打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的過(guò)程模型，主要包括烤房四個(gè)區(qū)的溫度對(duì)象GPT1(s)、GPT2(s)、GPT3(s)、GPT4(s)；烤房四個(gè)區(qū)的水分對(duì)象GMT1(s)、GMT2(s)、GMT3(s)、GMT4(s)；回潮房?jī)蓚€(gè)區(qū)相對(duì)蒸汽閥位的水分對(duì)象GMS1(s)、GMS2(s)；回潮房?jī)蓚€(gè)區(qū)霧化流量水分對(duì)象GMW1(s)、GMW2(s)；以輸入、輸出數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立各對(duì)象的“灰箱”模型；(3)根據(jù)建立的四個(gè)烤房溫度對(duì)象模型，運(yùn)用先進(jìn)的預(yù)測(cè)PI控制算法，設(shè)計(jì)烤房四個(gè)溫度控制器GCT1(s)、GCT2(s)、GCT3(s)、GPT4(s)；(4)根據(jù)建立的烤房四個(gè)溫度對(duì)象模型、四個(gè)水分對(duì)象模型和運(yùn)用預(yù)測(cè)PI控制算法設(shè)計(jì)的四個(gè)溫度控制器，確定冷房廣義水分對(duì)象GM1(s)；該廣義水分對(duì)象具有第二類(lèi)組合積分過(guò)程的特征，采用頻率域準(zhǔn)則簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化的冷房廣義水分對(duì)象模型為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mrow><mi>M</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mn>0.25</mn> <mrow><mn>240</mn><mi>s</mi> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup><mi>e</mi><mrow> <mn>240</mn> <mi>s</mi></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>30</mn><mi>s</mi> </mrow></msup><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009101966890002C2.tif" wi="51" he="9" top= "195" left = "67" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>(5)根據(jù)建立的回潮房?jī)蓚€(gè)相對(duì)蒸汽閥位的水分對(duì)象模型和兩個(gè)霧化流量水分對(duì)象模型，確定出口廣義水分對(duì)象GM2(s)；該廣義水分對(duì)象具有第二類(lèi)組合積分過(guò)程的特征，采用頻率域準(zhǔn)則簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化的出口廣義水分對(duì)象模型為<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mrow><mi>M</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>0</mn><mo>.</mo><mn>2</mn> </mrow> <mrow><mn>90</mn><mi>s</mi> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup><mi>e</mi><mrow> <mn>90</mn> <mi>s</mi></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>10</mn><mi>s</mi> </mrow></msup><mo>;</mo> </mrow>]]></math></maths>(6)根據(jù)建立的冷房廣義水分對(duì)象模型GM1(s)，運(yùn)用先進(jìn)的偽預(yù)測(cè)PI控制算法，設(shè)計(jì)冷房水分控制方案，其冷房水分控制器的傳遞函數(shù)為<maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mrow><mi>GM</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>960</mn><mi>s</mi> </mrow> <mrow><mo>[</mo><mn>240</mn><mi>s</mi><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup><mi>e</mi><mrow> <mo>-</mo> <mn>240</mn> <mi>s</mi></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>30</mn><mi>s</mi> </mrow></msup><mo>]</mo> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math></maths>(7)根據(jù)建立的出口廣義水分對(duì)象模型GM2(s)，運(yùn)用先進(jìn)的偽預(yù)測(cè)PI控制算法，設(shè)計(jì)出口水分控制方案，其出口水分控制器的傳遞函數(shù)為<maths id="math0005" num="0005" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>G</mi> <mrow><mi>CM</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>450</mn><mi>s</mi> </mrow> <mrow><mo>[</mo><mn>90</mn><mi>s</mi><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup><mi>e</mi><mrow> <mo>-</mo> <mn>90</mn> <mi>s</mi></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>10</mn><mi>s</mi> </mrow></msup><mo>]</mo> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>]]></math></maths>
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法，其特征在于所述的一階慣性加純滯后過(guò)程模型，用傳遞函數(shù)<formula>formula see original document page 3</formula>表示；期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 3</formula>式中；i是可調(diào)參數(shù)；當(dāng)義=1時(shí)，系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)與閉環(huán)的響應(yīng)時(shí) 間相同；當(dāng)義<1時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)比開(kāi)環(huán)響應(yīng)快；當(dāng);i〉l時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)比開(kāi)環(huán)響應(yīng)慢，則控制器的傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 3</formula>控 制器的輸入輸出關(guān)系為<formula>formula see original document page 3</formula>該式右邊第一項(xiàng) 具有PI控制器的結(jié)構(gòu)形式;第二項(xiàng)為控制器在？時(shí)刻的輸出，是基于在時(shí)間區(qū)間[f-r』上的輸出預(yù)測(cè)而得到的；比例常數(shù)大致為對(duì)象增益的倒數(shù)，積分時(shí)間為過(guò)程的時(shí)間常 數(shù)，預(yù)測(cè)部分的參數(shù)與過(guò)程對(duì)象的滯后時(shí)間和時(shí)間常數(shù)有關(guān)，這種控制器稱(chēng)為預(yù)測(cè)PI 控制器(PPI)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法，其特征在于.所述的第二類(lèi)組合積分對(duì)象過(guò)程模型，用傳遞函數(shù)<formula>formula see original document page 3</formula>表示，所期望的閉環(huán)傳遞函數(shù)具有以下形式<formula>formula see original document page 3</formula>，式中n。， r2。，義為整定參數(shù)；當(dāng)義=1時(shí)，開(kāi)環(huán)與閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間相同；當(dāng)義>1時(shí)，開(kāi)環(huán)比閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間快； 義<1時(shí)，開(kāi)環(huán)比閉環(huán)的響應(yīng)時(shí)間慢，由此，可以推導(dǎo)出控制器的傳遞函數(shù)為<formula>formula see original document page 3</formula>r2。=r2， yt。"，貝ij- G =T^——，Ts、 T";控制器在時(shí)間域的輸入輸出關(guān) 系為(7(5)=丄￡00 +丄(1-e—vKr2。W(";式中右邊第一項(xiàng)為比例項(xiàng)，第二項(xiàng)為控制器在？時(shí)刻的輸出時(shí)由控制器在過(guò)去時(shí)間[/-(^+7"2。),卜1"2()]的輸出預(yù)測(cè)而得到的；在比例作用下，控制器有一個(gè)初始階躍，然后在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，再在變積分的 作用下上升，最后在穩(wěn)定積分的作用下穩(wěn)定上升。此PI控制器既具有變積分作用，同時(shí)又具有預(yù)測(cè)功能，這種控制器稱(chēng)為偽預(yù)測(cè)PI控制器(QPI)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)的控制方法，提出了一種基于模型的預(yù)測(cè)PI控制器，它由兩部分組成PI控制項(xiàng)和預(yù)測(cè)控制項(xiàng)?；诳痉繙囟葘?duì)象，采用先進(jìn)的預(yù)測(cè)PI控制算法設(shè)計(jì)四個(gè)烤房溫度控制器，避免了傳統(tǒng)PID控制算法調(diào)節(jié)速度慢、波動(dòng)大的問(wèn)題；基于冷房廣義水分對(duì)象和出口廣義水分對(duì)象，采用自適應(yīng)抗干擾的偽預(yù)測(cè)PI控制算法分別設(shè)計(jì)冷房水分控制方案和出口水分控制方案，大大提高了控制精度和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是一種基于模型的控制算法，PI控制項(xiàng)能提高控制器的魯棒性；預(yù)測(cè)控制項(xiàng)可以根據(jù)過(guò)去某一段時(shí)間的控制作用，來(lái)預(yù)測(cè)將來(lái)的控制作用，消除控制的盲目性，使生產(chǎn)完全閉環(huán)自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)G05B11/42GK101673087SQ200910196689
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者任正云, 松 李, 魏俊紅 申請(qǐng)人:東華大學(xué)