變風量空調靜壓的魯棒PID控制
關鍵字:應用
摘 要:穩定性是工程控制中的重要因素。由于被控對象具有非線性、不確定性等特點,常規的PID控制難以滿足控制要求,造成控制過程的不穩定。針對這種情況,對一類具有不確定項的控制對象,根據傳遞函數中參數變化的范圍,提出利用多胞體模型進行基于線性矩陣不等式的魯棒PID設計思想,并采用協方差約束方法對離散PID參數進行優化。對控制對象模型建立,魯棒理論分析和算法步驟進行詳細描述,給出變風量空調系統中空氣處理機組風機控制的應用實例。在系統仿真的時域性能和魯棒性分析基礎上,通過實測數據進行驗證。結果表明采用魯棒控制算法得到的PID控制器克服了模型不確定性的影響,具有良好的動態和靜態指標,實現了變風量空調系統中風管靜壓的穩定控制。
關 鍵 詞:魯棒性;PID控制器;線性矩陣不等式;變風量空調系統;靜壓
1 引 言
近年來在控制領域涌現出各種類型的控制策略,但是有些控制策略在復雜的現場環境下魯棒性不能保證,同時有些算法復雜導致運算時間較長,對現場設備的要求高等原因使的在工程上這些先進的控制器不能完全替代PID控制器。PID控制器的理論簡單,所需的硬件要求低,投資少,所以仍被廣泛應用在各種控制工程中。
由于控制對象的非線性、設備老化和環境變化等因素,使對象模型具有不確定性,對PID控制的穩定性造成影響。因此PID控制器參數的設計方法不斷發展,所處理的不確定性也越來越多,但其也控制算法越來越來復雜。對PID控制器設計的較終目的是離線得到PID的參數,但PID控制由于本身的局限性,不可能完全處理各種復雜情況,所以采用一種簡單的設計方式滿足低階系統的穩定性和魯棒性是設計的目的所在。
本文根據基于LMI的魯棒控制原理,采用多胞體和協方差約束結合的方式,利用LMI工具對VAV空調系統風管靜壓控制中的離散PID參數進行尋優,用過程傳函的系數來描述不確定性,算法簡單,仿真和實測結果表明所設計的PID控制器具有相應快速性和魯棒穩定性的優點。
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