儲聯罐液位切換控制方法研究.pdf

1、液位控制作為過程控制的一個重要組成部分，在石油、化工、冶金等工業(yè)流程自動化領域占有重要地位。液位控制系統(tǒng)有非線性、不確定性的特點，研究和設計使液位系統(tǒng)具有良好性能的先進控制方案和控制算法一直是學者和機構關注的焦點。本文基于儲聯罐液位系統(tǒng)的數學模型，設計了液位系統(tǒng)的 PID、模糊和線性二次型調節(jié)器（linear quadratic regulator—LQR）控制算法，并在此基礎上，設計了液位系統(tǒng)的切換控制算法。
　　首先，建立液位

2、系統(tǒng)的數學模型。根據液位系統(tǒng)的文獻資料、研究報告，建立基于實驗平臺的液位系統(tǒng)數學模型。為方便液位系統(tǒng)中控制器的設計，采用泰勒公式將非線性模型展開，給出液位系統(tǒng)的線性模型。
　　然后，圍繞建立的系統(tǒng)的線性模型，提出了 PID控制算法，模糊控制算法和 LQR控制算法。根據各控制算法的原理，分別設計PID控制器的比例、積分、微分控制參數，模糊控制器的模糊控制規(guī)則、隸屬度函數和解模糊方法以及 LQR控制器的狀態(tài)加權矩陣和控制加權矩陣，給出

3、液位系統(tǒng)的各控制算法的控制器結構，仿真結果表明所述的三種控制方法均能使液位系統(tǒng)取得令人較為滿意的控制效果，但 LQR控制算法對液位系統(tǒng)具有最佳的穩(wěn)定性。
　　最后，在對比分析所提出的三種控制算法的基礎上，針對液位系統(tǒng)在液位初始上升階段模型不確定問題并使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，提出了液位系統(tǒng)的模糊和 LQR切換控制方案。利用“分解—合成”的多模型建模策略，將液位系統(tǒng)的工作范圍劃分為多個工作小區(qū)間，建立系統(tǒng)的多模型集合，基于系統(tǒng)的模型集