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        多模型自適應(yīng)控制在空分系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2013-12-31 00:00:00孟相陽冷偉
        電子世界 2013年18期

        【摘要】多模型自適應(yīng)控制(MMAC)是解決非線性、變工況參數(shù)、不確定性等復(fù)雜問題的一種有效方法。作為非線性、變工況參數(shù)、動態(tài)變化復(fù)雜的空分系統(tǒng)來說,運用多模型自適應(yīng)控制能夠很好的解決這些問題。

        【關(guān)鍵詞】空分系統(tǒng);多模型自適應(yīng)控制;優(yōu)化控制

        1.多模型自適應(yīng)控制結(jié)構(gòu)

        傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制器設(shè)計往往基于一個參數(shù)固定或者慢時變的系統(tǒng)模型。對于復(fù)雜的被控系統(tǒng),利用常規(guī)的自適應(yīng)控制方法進(jìn)行控制往往效果不好,在這種背景下,人們提出了利用多模型來逼近系統(tǒng)的動態(tài)性能,這種控制器對復(fù)雜系統(tǒng)能達(dá)到較好的控制精度、速度以及穩(wěn)定性。

        多模型自適應(yīng)控制主要由三部分組成:

        (1)根據(jù)被控對象模型參數(shù)、結(jié)構(gòu)的不確定性對被控對象建立多個模型,構(gòu)成多模型集合。

        (2)根據(jù)模型集中的不同模型建立多個控制器,構(gòu)成控制器集合??刂破鞯臉?gòu)成很靈活,它可以是PID控制器,自適應(yīng)控制器,預(yù)測控制器等。

        (3)給定切換原則,以選擇能夠描述當(dāng)前被控對象的最佳模型,并將基于最佳模型而設(shè)計的控制器切換為當(dāng)前控制器。

        2.多模型自適應(yīng)控制運用到空分系統(tǒng)中的切入點

        由上述分析,需要從如下三個方向的內(nèi)容研究多模型自適應(yīng)控制,以應(yīng)用到空分系統(tǒng)中:

        (1)模型集的建立問題。如何用有限個已知的動態(tài)辨識模型的組合來表示空分系統(tǒng)復(fù)雜的動態(tài)特性,即如何建立空分系統(tǒng)被控對象的多模型表示,這是MMAC算法中的重要理論問題。

        (2)控制器的設(shè)計問題。選擇什么樣的控制器,來滿足空分系統(tǒng)生產(chǎn)過程的控制要求。

        2.1 空分系統(tǒng)模型集的建立方法

        多模型自適應(yīng)控制MMAC是以多個模型來逼近系統(tǒng)的不確定性在多個模型的基礎(chǔ)上建立控制器,因此模型集的建立,模型元素的個數(shù)直接影響控制的精度和性能。

        為了獲得性能較好的多模型控制算法,現(xiàn)人們采用具有動態(tài)調(diào)整能力的模型集來解決這一問題?,F(xiàn)在較合理的方法是——動態(tài)優(yōu)化模型集。即利用自適應(yīng)模型或自適應(yīng)模型和固定模型共同組成模型集。由于自適應(yīng)模型的存在,模型集每個時刻都在朝“真實”模型接近,固定模型保證了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,而自適應(yīng)模型保證了控制精度。為保證多模型自適應(yīng)很好的應(yīng)用到空分系統(tǒng)中,在建模方面就要使各控制部分不僅僅要有自適應(yīng)控制模型,同時還要保證固有模型的數(shù)量與準(zhǔn)確性,即實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化模型集的建立標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 控制器的設(shè)計

        根據(jù)控制系統(tǒng)的性質(zhì)和對控制系統(tǒng)的要求,自校正控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以有各種不同的形式。

        其中極點配置自校正控制性能的指標(biāo)不是用目標(biāo)函數(shù)的形式來表示,而是把預(yù)期的閉環(huán)系統(tǒng)的行為用一組期望傳遞函數(shù)的零極點的位置加以規(guī)定。它的控制策略就是保證實際的閉環(huán)系統(tǒng)的零極點收斂于這一組期望的零極點。針對動態(tài)優(yōu)化模型集,采用極點配置自校正控制器設(shè)計可以得到理想的效果,其基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

        3.結(jié)論

        本文通過研究多模型自適應(yīng)控制技術(shù)來分析空分系統(tǒng)的整體能耗優(yōu)化過程。空分系統(tǒng)的在整體運行過程存在幾點問題:

        (1)操作環(huán)境改變對系統(tǒng)的影響。

        (2)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重要性。

        多模型自適應(yīng)控制的運用可以很好的解決(1)、(2)中的問題,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化及波動時,通過適合的控制器,根據(jù)相應(yīng)切換算法切換到可以滿足生產(chǎn)變化的模型,以達(dá)到實時監(jiān)控、安全生產(chǎn)的效果,最大限度的優(yōu)化了系統(tǒng)運行。

        參考文獻(xiàn)

        [1]謝春暉,高東奎.40000m3/h空分裝置內(nèi)外壓縮流程熱力計算[J].煤化工,2005,10(5).

        [2]靳瑞安.運用自動和手動變負(fù)荷操作方法實現(xiàn)空分設(shè)備生產(chǎn)節(jié)能[J].深冷技術(shù),2002(2).

        [3]左燕.多模型自適應(yīng)控制及其在熱工過程中的應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文,2003,1.

        作者簡介:

        孟相陽(1983—),男,遼寧莊河人,工學(xué)學(xué)士,助理工程師,現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司,從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

        冷偉(1983—),男,遼寧丹東人,工學(xué)學(xué)士,助理工程師,現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司,從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

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