在化工工業(yè)的實(shí)際現(xiàn)場生產(chǎn)當(dāng)中,系統(tǒng)不可避免會(huì)受到各種來自外界和內(nèi)部的干擾。在這種擾動(dòng)環(huán)境下,人們期望過程系統(tǒng)在保證穩(wěn)定的前提下,能夠滿足一定的工藝要求。本文重點(diǎn)研究了在干擾環(huán)境下仍能夠滿足多目標(biāo)約束的控制器設(shè)計(jì)問題,其具體內(nèi)容如下:1、針對干擾環(huán)境的問題下,本文提出利用一種信號(hào)擾動(dòng)比的指標(biāo),直接對控制器參數(shù)的約束來得到具有一定抗擾動(dòng)性能的控制器。該方法不需要得知擾動(dòng)的形式,因此對于未知干擾具有良好的抑制作用。2、基于D-decomposition方法,本文提出干擾環(huán)境下滿足多目標(biāo)約束的控制器參數(shù)整定方法——控制器參數(shù)區(qū)域搜索方法。本方法解決了不同域下的指標(biāo)難以共同討論的問題,并利用圖解法的簡單直觀的特點(diǎn),直接得到全部滿足工藝要求的控制器參數(shù)。比起解析法直接對性能指標(biāo)構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,該方法計(jì)算量大幅減小,解決了解析法可能無法得到解析解的難題,因此更容易應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)中。3、由于多變量系統(tǒng)中時(shí)滯、耦合的存在,多變量系統(tǒng)在分析其穩(wěn)定性能及控制性能方面都較單變量系統(tǒng)更加復(fù)雜,常常難以達(dá)到工藝性能要求。針對以上問題,本文采取了基于等價(jià)傳遞函數(shù)的方法來對多變量系統(tǒng)進(jìn)行解耦器的設(shè)計(jì)。接著本文著重研究了系統(tǒng)內(nèi)部擾動(dòng)對控制性能帶來的影響,利用上述提出的控制器參數(shù)整定方法,對帶有解耦器的廣義對象來對配對回路分別進(jìn)行控制器參數(shù)區(qū)域搜索,找到滿足工藝要求的控制器參數(shù)。仿真結(jié)果表明,該方法得到的控制器參數(shù)不僅能使系統(tǒng)滿足期望的性能,還能從一定程度上包容多變量耦合帶來的擾動(dòng)。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP273
【部分圖文】：

經(jīng)典單回路反饋結(jié)構(gòu)中，該控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，即前向通道傳遞可以表示為：逡逑卜Ｃ（種）逡逑ｒ（邋）邋ｌ＋Ｃ（ｉ）Ｇ⑷邐擾動(dòng)通道傳遞函數(shù)７；邐可以表示為：逡逑ｒ“Ｓ）－ｌ邋＋邋Ｃ（ｊ）Ｇ邋⑷邐（對化工實(shí)際生產(chǎn)過程中有多類模型對象，在控制領(lǐng)域中，我們主要將其類：逡逑一階時(shí)滯對象：Ｇ｛ｓ、＝邋＾－＇ｅ＿ｓＬ邐（Ｔｓ邋＋邋＼逡逑二階時(shí)滯對象：Ｇ（ｓ）＝邋－￣＾＿－－ｒｅ－ｓＬ邐（ＴｊＳ邋＋Ｊ２ｓ邋＋邋ｌ逡逑二階時(shí)滯帶不穩(wěn)定零點(diǎn)對象：＜７（＾）＝邐ｅ￣ｓＬ邐（ｖ邋；邋Ｔｓ２＋ｓ邋＋邋Ｋ逡逑二階時(shí)滯帶不穩(wěn)定極點(diǎn)對象：Ｇ（５）邋＝邋＾１＿ｓ＾７：ｙ邋＋邋１＾邋＞Ｌ邐（。逡逑

奈奎斯特曲線方法對于判斷高階、復(fù)雜的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是十分有效的。逡逑２．４基于參數(shù)空間的Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ方法逡逑Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ的基本思想是，通過將整個(gè)參數(shù)空間劃分成許多個(gè)特征根不變逡逑的區(qū)域的方法，來對一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程進(jìn)行重組。比如說，將參數(shù)空間劃分逡逑為擁有穩(wěn)定特征根部分及擁有不穩(wěn)定特征根部分的兩個(gè)區(qū)域。這種劃分是通過在參逡逑數(shù)空間中繪制虛軸，比如說復(fù)平面中的穩(wěn)定邊界。有控制器增益形成的參數(shù)空間能逡逑夠被Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ的界線劃分成區(qū)域，由來表示，這象征著擁有／；個(gè)在正逡逑實(shí)軸的特征根的多項(xiàng)式。逡逑圖２－３展示了在一個(gè)控制器參數(shù)尺中的Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ曲線的典型形式。為了逡逑確定擁有正實(shí)部的特征根的數(shù)量，也就是閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)數(shù)量，Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ曲逡逑線在一個(gè)控制器參數(shù)空間中由陰影標(biāo)出。邊界被陰影標(biāo)出的部分是由下面簡單的法逡逑則規(guī)定的，也就是沿著邊界的陰影左邊部分隨著頻率ｕ增大而增大，反之亦然。任逡逑何一個(gè)區(qū)域里含有正實(shí)部的特征根的數(shù)量都能夠由任何常規(guī)方法確定，那么相對應(yīng)逡逑

Ｄ－ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ的思想，我們可以在二維參數(shù)空間中進(jìn)行穩(wěn)定區(qū)域的對ＰＩＤ控制器這種三個(gè)參數(shù)的控制器，我們可以通過固定一個(gè)控制外兩個(gè)控制器參數(shù)，從而找到使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的控制器參數(shù)的方法。饋控制機(jī)構(gòu)中，若控制器參數(shù)為負(fù)值，則該系統(tǒng)變?yōu)橐粋�(gè)正反饋系的穩(wěn)定性。因此在參數(shù)空間中，我們僅討論第一象限的控制參數(shù)部器參數(shù)均為正實(shí)數(shù)，只有且僅有為正實(shí)數(shù)的控制其參數(shù)在化工過程意義的。接下來針對不同對象來介紹穩(wěn)定邊界區(qū)域劃分的方法。逡逑）邋ＰＩ控制器的穩(wěn)定域分析逡逑對象為一階加純滯后（ＦＯＰＤＴ）模型：逡逑Ｇ｛ｓ）－Ｊ＾ｅ￣ＳＬ邐（，尺為靜態(tài)增益，ｒ?yàn)闀r(shí)間常數(shù)，ｌ為時(shí)滯。通常，該對象可用比行控制。假設(shè)Ｃ＆；）為ｐｉ控制器：逡逑Ｃ（ｓ）邋＝邋Ｋｐ＋＾＾Ｋ＾－＋ＫＪ－邐（Ｓ邐Ｓ逡逑。，Ａ分別為ＰＩ控制器的比例與積分增益。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2810601