工業(yè)過程串級控制系統(tǒng)性能評價.pdf

1、工業(yè)控制系統(tǒng)是生產(chǎn)過程自動化的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造中起著至關(guān)重要的作用。在實際工業(yè)過程中，控制系統(tǒng)投放運(yùn)行初期大多處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。但是，由于設(shè)備磨損、系統(tǒng)故障等原因，加之缺乏定期的維護(hù)，導(dǎo)致了控制系統(tǒng)出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象，不僅會降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，甚至?xí)：ζ髽I(yè)的安全運(yùn)行。因此，近二十年來控制系統(tǒng)性能評價技術(shù)受到了廣大學(xué)者的廣泛關(guān)注，如何利用閉環(huán)運(yùn)行數(shù)據(jù)評價當(dāng)前控制系統(tǒng)性能成為了該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。
　　本文基于子空間辨識

2、技術(shù)，在工業(yè)過程單回路控制系統(tǒng)性能評價的基礎(chǔ)上，對串級控制系統(tǒng)性能評價方法進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)研究子空間辨識技術(shù)，總結(jié)子空間辨識理論基礎(chǔ):正交投影理論與斜向投影理論，為子空間辨識技術(shù)應(yīng)用到控制系統(tǒng)性能評價領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)針對單回路控制系統(tǒng)，利用基于聯(lián)合輸入輸出的子空間辨識方法得到系統(tǒng)的過程模型、噪聲模型與過程延遲。應(yīng)用最小方差（Minimum Variance，MV）基準(zhǔn)與線性二次高斯(Line

3、ar Quadratic Gaussian，LQG)基準(zhǔn)評價單回路控制系統(tǒng)。仿真驗證得出了最小方差基準(zhǔn)存在控制作用過強(qiáng)，魯棒性較差，評價結(jié)果保守的缺點(diǎn);相反，LQG基準(zhǔn)不僅考慮了對輸出方差的要求，同時考慮了控制成本的大小，更加符合生產(chǎn)實際。
　　(3)鑒于LQG基準(zhǔn)更加符合生產(chǎn)實際的優(yōu)點(diǎn)，提出了基于LQG基準(zhǔn)的串級控制系統(tǒng)性能評價。得到了基于聯(lián)合輸入輸出方法的串級控制系統(tǒng)子空間辨識算法，可以有效地估計過程的對象模型、噪聲模型與當(dāng)前

4、內(nèi)環(huán)、外環(huán)控制器模型。同時，提出了控制系統(tǒng)總體最優(yōu)、當(dāng)前外環(huán)控制器不變設(shè)計內(nèi)環(huán)控制器最優(yōu)和當(dāng)前內(nèi)環(huán)控制器不變設(shè)計外環(huán)控制器最優(yōu)三種情況，分別評價控制器的總體性能、內(nèi)環(huán)控制器性能與外環(huán)控制器性能。仿真驗證，基于LQG基準(zhǔn)的串級控制系統(tǒng)性能評價方法，不僅可以給出控制器的總體性能，同時可以給出內(nèi)、外環(huán)控制器的可提升性能，驗證了算法的有效性與實用性。
　　(4)針對單回路控制系統(tǒng)性能評價方法與串級控制系統(tǒng)性能評價方法，利用MATLAB/G