在化工工業(yè)的實際現(xiàn)場生產(chǎn)當中,系統(tǒng)不可避免會受到各種來自外界和內(nèi)部的干擾。在這種擾動環(huán)境下,人們期望過程系統(tǒng)在保證穩(wěn)定的前提下,能夠滿足一定的工藝要求。本文重點研究了在干擾環(huán)境下仍能夠滿足多目標約束的控制器設計問題,其具體內(nèi)容如下:1、針對干擾環(huán)境的問題下,本文提出利用一種信號擾動比的指標,直接對控制器參數(shù)的約束來得到具有一定抗擾動性能的控制器。該方法不需要得知擾動的形式,因此對于未知干擾具有良好的抑制作用。2、基于D-decomposition方法,本文提出干擾環(huán)境下滿足多目標約束的控制器參數(shù)整定方法——控制器參數(shù)區(qū)域搜索方法。本方法解決了不同域下的指標難以共同討論的問題,并利用圖解法的簡單直觀的特點,直接得到全部滿足工藝要求的控制器參數(shù)。比起解析法直接對性能指標構建的目標函數(shù)進行優(yōu)化,該方法計算量大幅減小,解決了解析法可能無法得到解析解的難題,因此更容易應用于工業(yè)現(xiàn)場實際生產(chǎn)中。3、由于多變量系統(tǒng)中時滯、耦合的存在,多變量系統(tǒng)在分析其穩(wěn)定性能及控制性能方面都較單變量系統(tǒng)更加復雜,常常難以達到工藝性能要求。針對以上問題,本文采取了基于等價傳遞函數(shù)的方法來對多變量系統(tǒng)進行解耦器的設計。接著本文著重研究了系統(tǒng)內(nèi)部擾動對控制性能帶來的影響,利用上述提出的控制器參數(shù)整定方法,對帶有解耦器的廣義對象來對配對回路分別進行控制器參數(shù)區(qū)域搜索,找到滿足工藝要求的控制器參數(shù)。仿真結(jié)果表明,該方法得到的控制器參數(shù)不僅能使系統(tǒng)滿足期望的性能,還能從一定程度上包容多變量耦合帶來的擾動。
【學位單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP273
【部分圖文】：

經(jīng)典單回路反饋結(jié)構中，該控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，即前向通道傳遞可以表示為：逡逑卜Ｃ（種）逡逑ｒ（邋）邋ｌ＋Ｃ（ｉ）Ｇ⑷邐擾動通道傳遞函數(shù)７；邐可以表示為：逡逑ｒ“Ｓ）－ｌ邋＋邋Ｃ（ｊ）Ｇ邋⑷邐（對化工實際生產(chǎn)過程中有多類模型對象，在控制領域中，我們主要將其類：逡逑一階時滯對象：Ｇ｛ｓ、＝邋＾－＇ｅ＿ｓＬ邐（Ｔｓ邋＋邋＼逡逑二階時滯對象：Ｇ（ｓ）＝邋－￣＾＿－－ｒｅ－ｓＬ邐（ＴｊＳ邋＋Ｊ２ｓ邋＋邋ｌ逡逑二階時滯帶不穩(wěn)定零點對象：＜７（＾）＝邐ｅ￣ｓＬ邐（ｖ邋；邋Ｔｓ２＋ｓ邋＋邋Ｋ逡逑二階時滯帶不穩(wěn)定極點對象：Ｇ（５）邋＝邋＾１＿ｓ＾７：ｙ邋＋邋１＾邋＞Ｌ邐（。逡逑

奈奎斯特曲線方法對于判斷高階、復雜的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是十分有效的。逡逑２．４基于參數(shù)空間的Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ方法逡逑Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ的基本思想是，通過將整個參數(shù)空間劃分成許多個特征根不變逡逑的區(qū)域的方法，來對一個閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程進行重組。比如說，將參數(shù)空間劃分逡逑為擁有穩(wěn)定特征根部分及擁有不穩(wěn)定特征根部分的兩個區(qū)域。這種劃分是通過在參逡逑數(shù)空間中繪制虛軸，比如說復平面中的穩(wěn)定邊界。有控制器增益形成的參數(shù)空間能逡逑夠被Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ的界線劃分成區(qū)域，由來表示，這象征著擁有／；個在正逡逑實軸的特征根的多項式。逡逑圖２－３展示了在一個控制器參數(shù)尺中的Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ曲線的典型形式。為了逡逑確定擁有正實部的特征根的數(shù)量，也就是閉環(huán)系統(tǒng)的極點數(shù)量，Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ曲逡逑線在一個控制器參數(shù)空間中由陰影標出。邊界被陰影標出的部分是由下面簡單的法逡逑則規(guī)定的，也就是沿著邊界的陰影左邊部分隨著頻率ｕ增大而增大，反之亦然。任逡逑何一個區(qū)域里含有正實部的特征根的數(shù)量都能夠由任何常規(guī)方法確定，那么相對應逡逑

Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ的思想，我們可以在二維參數(shù)空間中進行穩(wěn)定區(qū)域的對ＰＩＤ控制器這種三個參數(shù)的控制器，我們可以通過固定一個控制外兩個控制器參數(shù)，從而找到使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的控制器參數(shù)的方法。饋控制機構中，若控制器參數(shù)為負值，則該系統(tǒng)變?yōu)橐粋�正反饋系的穩(wěn)定性。因此在參數(shù)空間中，我們僅討論第一象限的控制參數(shù)部器參數(shù)均為正實數(shù)，只有且僅有為正實數(shù)的控制其參數(shù)在化工過程意義的。接下來針對不同對象來介紹穩(wěn)定邊界區(qū)域劃分的方法。逡逑）邋ＰＩ控制器的穩(wěn)定域分析逡逑對象為一階加純滯后（ＦＯＰＤＴ）模型：逡逑Ｇ｛ｓ）－Ｊ＾ｅ￣ＳＬ邐（，尺為靜態(tài)增益，ｒ為時間常數(shù)，ｌ為時滯。通常，該對象可用比行控制。假設Ｃ＆；）為ｐｉ控制器：逡逑Ｃ（ｓ）邋＝邋Ｋｐ＋＾＾Ｋ＾－＋ＫＪ－邐（Ｓ邐Ｓ逡逑。，Ａ分別為ＰＩ控制器的比例與積分增益。逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 羅嘉;張曦;李東海;胡軼超;;一類不穩(wěn)定系統(tǒng)的PID控制器整定[J];西安理工大學學報;2015年04期

2 韓俊青;;基于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線的奈奎斯特判據(jù)用法研究[J];棗莊學院學報;2014年02期

3 李從清;;系統(tǒng)穩(wěn)定性的勞斯判據(jù)與赫爾維茨判據(jù)的等價性論證[J];天津城市建設學院學報;2009年03期

4 朱仲邃;智能PID控制方法綜述[J];內(nèi)江科技;2005年03期

5 徐江華,邵惠鶴;一種新的積分過程PID控制器整定方法[J];儀器儀表學報;2004年06期

6 王亞剛,邵惠鶴;基于幅值裕度和相位裕度的自整定PID控制器[J];控制與決策;2000年05期

7 王國軍,陳松喬;自動控制理論發(fā)展綜述[J];微型機與應用;2000年06期

相關博士學位論文 前2條

1 劉切;定值干擾下時滯系統(tǒng)固定結(jié)構控制器優(yōu)化設計[D];北京化工大學;2016年

2 沈玉玲;基于等價傳遞函數(shù)的多變量控制系統(tǒng)分析與設計[D];上海交通大學;2012年

相關碩士學位論文 前2條

1 單冠飛;基于等價傳遞函數(shù)的多變量內(nèi)模解耦控制[D];北京化工大學;2013年

2 王再富;時滯多變量內(nèi)�？刂品椒ǖ难芯縖D];北京化工大學;2010年

本文編號：2810601