多變量系統(tǒng)的PID控參數(shù)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)流程變得更加復(fù)雜和緊湊，這意味著多變量系統(tǒng)廣泛的存在于工業(yè)過程之中。由于變量間的相互關(guān)聯(lián)，傳統(tǒng)的單變量控制已經(jīng)無法滿足實(shí)際的控制需求，研究出行之有效的多變量控制成為控制領(lǐng)域一個(gè)熱門的方向。而PID控制的普遍應(yīng)用，如何得到合適的多變量PID參數(shù)的具有重要的實(shí)際意義。 本文正是在這種背景下針對(duì)典型的化工過程多變量對(duì)象，系統(tǒng)地研究了多變量PID控制器的整定和優(yōu)化問題。主要內(nèi)容如下： 1．系統(tǒng)地介紹多變量

2、系統(tǒng)的一般理論和穩(wěn)定性及耦合性分析。并應(yīng)用數(shù)學(xué)工具對(duì)之進(jìn)行有效的描述。同時(shí)對(duì)兩種回路配對(duì)準(zhǔn)則：相對(duì)增益矩陣（RGA）和有效相對(duì)增益矩陣（ERGA）進(jìn)行了比較分析，說明了ERGA相對(duì)于RGA能夠綜合的考慮對(duì)象的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，并更有效的對(duì)多變量系統(tǒng)進(jìn)行回路配對(duì)。 2．綜合闡述了一些有效的多變量分散PID的設(shè)計(jì)方法。并仿真分析了這些方法對(duì)多變量系統(tǒng)的控制效果及這些方法各自的不足和缺陷。同時(shí)提出了基于整體優(yōu)化的多步尋優(yōu)法來設(shè)計(jì)多變量分

3、散PID參數(shù)。針對(duì)多變量系統(tǒng)性能包含系統(tǒng)各個(gè)變量的響應(yīng)能力和抗耦合能力的特點(diǎn)，利用多次優(yōu)化來逼近全局性能優(yōu)化。并對(duì)常用的優(yōu)化方法和性能指標(biāo)進(jìn)行分析比較，選擇了以加權(quán)IAE為指標(biāo)的NLJ法來進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。同時(shí)使用Z-N法獲得尋優(yōu)初始值以克服NLJ法無法改變初值正負(fù)性的缺點(diǎn)。實(shí)例仿真表明，這種設(shè)計(jì)方法對(duì)于典型的多變量化工過程對(duì)象有更好的通用性和控制效果。 3．將多變量分散PID的設(shè)計(jì)擴(kuò)展到多變量全維PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以解決系統(tǒng)變