论文题目: 基于DCS的多变量内模控制及其应用研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 王全良
导师: 潘立登
关键词: 多变量,算法,解耦控制,内模控制,控制
文献来源: 北京化工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。DCS集散控制系统在经过了几十年的发展历程,技术成熟,并融入当代的先进技术,在许多行业获得广泛应用,并实践证明了其可靠性、稳定性。 针对单变量IMC-PID控制在各石化厂的成功应用,及精馏等化工装置普遍存在多变量特性及大滞后特性,提出了本课题。以石化装置等控制系统为研究对象,根据当前集散控制系统的发展方向与形式,自主设计开发了多变量内模控制应用的软件包。 论文利用NLJ优化算法,对闭环系统进行参数辨识和PID参数整定,并对装置实施优化控制,优化所得的参数供操作人员实施,从而提高DCS装置的生产率。 利用内模控制原理,针对内模控制器参数设计简单的特点,对传统控制器的PID参数进行设计,对装置投运先进控制,能保证装置在具有较强的鲁棒性的同时,仍然保持良好的控制性能。 论文介绍了多变量内模控制的基本结构及常用的解耦控制方法,
论文目录:
第一章 绪论
1.1 论文选题的目的和意义
1.2 本课题相关领域的历史、现状和前沿发展情况
1.2.1 工业过程的分类及连续工业生产过程的特点
1.2.2 先进控制的发展现状
1.2.3 先进控制软件的产业化
1.3 内模控制的发展
1.4 本课题的主要研究内容及方法
1.5 小结
第二章 数据的采集、处理和模型辨识技术
2.1 内部模型的描述
2.1.1 机理分析(Mechanism Analysis)
2.1.2 数据采集和处理
2.1.3 内部模型的建立
2.2 单变量内模控制的闭环模型辨识
2.2.1 状态模型辨识法(PSI)
2.2.2 PSI方法的辨识过程
2.2.3 PSI方法在基于阶跃响应的PID回路对象辨识中的仿真
2.2.4 PSI方法在基于PRBS信号的PID回路对象辨识中的仿真
2.3 小结
第三章 单变量系统内模控制
3.1 单变量内模控制原理
3.1.1 内模控制的基本结构及性质
3.1.2 内模控制器与经典反馈控制器的关系
3.1.3 灵敏度函数和互补灵敏度函数
3.1.4 理想控制
3.2 单变量内模控制设计
3.2.1 IMC控制器设计步骤
3.2.2 IMC-PID控制器设计步骤
3.3 单变量IMC-PID控制在常减压蒸馏装置上的应用
3.4 小结
第四章 多变量系统内模控制
4.1 多变量系统的描述形式
4.1.1 状态空间形式
4.1.2 传递函数矩阵
4.1.3 离散模型形式
4.1.4 Wood and Berry(1973)二变量蒸馏塔模型
4.2 多变量系统的一些定义
4.2.1 对象零极点
4.2.2 系统开环极点
4.2.3 系统闭环极点
4.2.4 多变量系统稳定性判据
4.3 多变量内模控制的基本结构及基本性质
4.3.1 内模控制的基本结构
4.3.2 内模控制的基本性质
4.4 多变量内模控制(MIMO)设计
4.4.1 标准IMC设计的两步法
4.4.2 MIMO过程IMC系统解耦分析
4.4.3 解耦IMC设计步骤
4.5 多变量内模控制鲁棒稳定性分析
4.5.1 鲁棒控制的基本概念
4.5.2 对象的不确定性描述
4.6 多变量IMC-PID应用
4.7 仿真
4.7.1 解耦IMC设计
4.7.2 IMC-PID转化
4.8 小结
第五章 多变量系统解耦控制
5.1 控制回路间的耦合及其稳定性分析
5.1.1 控制回路间的耦合
5.1.2 耦合系统稳定性分析
5.1.3 控制器参数整定方法与系统稳定性的关系
5.2 相对增益矩阵
5.2.1 相对增益矩阵的定义及其物理意义
5.2.2 相对增益矩阵的计算
5.2.3 相对增益矩阵的特性
5.3 减少及消除耦合的方法
5.3.1 通过选择变量配对来减少耦合
5.3.2 调整控制器参数来改变耦合程度
5.3.3 通过减少控制回路来解决
5.3.4 串联解耦装置来消除耦合
5.4 解耦控制系统设计
5.4.1 前馈补偿解耦法
5.4.2 理想解耦法
5.4.3 简化解耦法
5.4.4 静态解耦法
5.4.5 按给定要求设计
5.4.6 非对消解耦设计
5.5 在DCS上实施多变量内模解耦控制仿真
5.5.1 在DCS上实施多变量解耦控制仿真
5.5.2 在DCS上实施多变量内模解耦控制仿真
5.6 小结
结论与体会
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文目录
发布时间: 2005-09-26
参考文献
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