【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。