自抗擾控制器在聚丙烯反應(yīng)釜中的應(yīng)用
關(guān)鍵字:
陶洪峰,張 華,霰學(xué)會,沈璐毅
(江南大學(xué)教育部輕工過程先進(jìn)控制重點(diǎn)實(shí)驗室,江蘇無錫 214122)
摘 要:聚丙烯生產(chǎn)過程受內(nèi)部放熱反應(yīng)及入料溫度等影響,具有時滯、大慣性和動態(tài)不確定的特點(diǎn),基于離散自抗擾控制技術(shù)(ADRCActiveDisturbanceRejectionControl),通過參數(shù)整定跟蹤微分器和擴(kuò)張狀態(tài)觀測器,合理安排過渡過程并估計擾動,利用誤差信號設(shè)計非線性反饋控制律,以實(shí)現(xiàn)聚丙烯反應(yīng)釜的溫度控制。較后借助MPCE實(shí)驗裝置,采用SIMATIC PCS7控制器進(jìn)行溫度控制及干擾和變負(fù)荷實(shí)驗,不同工況下的實(shí)驗結(jié)果表明該方法具有很好的適應(yīng)性和魯棒性,且同等工況下的動態(tài)性能優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制方法。
關(guān) 鍵 詞:自抗擾控制;聚丙烯;溫度控制;PCS7
1 引 言
工業(yè)聚丙烯反應(yīng)是一類重要的間歇生產(chǎn)過程,其過程工藝復(fù)雜,具有大滯后、時變和不確定等特性[1],為滿足當(dāng)今對節(jié)能降耗的要求,很多先進(jìn)控制被提出用于該過程:如混合遺傳算法[2]、模型分解預(yù)測控制[3]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)模控制算法[4]、反饋線性化方法[5]等。但這些方法都需要獲知系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型,而機(jī)理建模方法涉及物料平衡、能量守恒和化學(xué)反應(yīng)過程等一系列問題,實(shí)際中很難得到具體模型;文獻(xiàn)[6,7]所用方法基于對對象模型的估計建模,無法保證模型的精確度;文獻(xiàn)[8]基于PID的變論域模糊控制方法,提高了模糊值的自適應(yīng)能力,但其參數(shù)的模糊整定復(fù)雜,不利于實(shí)際的推廣使用,因此上述先進(jìn)算法的實(shí)用性受到很大限制。
本文以聚合反應(yīng)釜為對象,設(shè)計了基于離散自抗擾控制的溫度控制系統(tǒng),在不同工況下與傳統(tǒng)PID控制的控制效果對比,表明了自抗擾算法的優(yōu)越性和有效性。
2 自抗擾控制原理
自抗擾控制是一種基于傳統(tǒng)PID控制,運(yùn)用特殊非線性效應(yīng)而提出的新型實(shí)用技術(shù),該算法不依賴于對象的精確模型。通過前饋方法補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)外的總擾動,特別適于對不確定對象的控制[9]。自抗擾控制器主要由跟蹤微分器(TDtracking differentiator)、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(ESOextendedstate observer)和非線性誤差反饋控制律三部分構(gòu)成[10],以二階對象為例,其結(jié)構(gòu),如圖1所示。
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