动态矩阵控制优化的分馏塔液位控制方法技术

本发明专利技术公开了动态矩阵控制优化的分馏塔液位控制方法。本发明专利技术方法首先基于分馏塔液位对象的阶跃响应数据建立分馏塔液位对象的模型，挖掘出基本的对象特性；然后依据动态矩阵控制的特性去整定相应P控制器的参数；最后对分馏塔液位对象实施P控制。本发明专利技术提出了一种基于动态矩阵控制优化的分馏塔液位P控制方法,结合了P控制和动态矩阵控制的良好的控制性能,有效地提高了传统控制方法的不足,同时也促进了先进控制算法的发展与应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化
，涉及一种基于动态矩阵控制(DMC)优化的分馏塔液位比例⑵控制方法。
技术介绍
随着现代工业过程的大型化和复杂化，一些传统的控制方法越来越难以满足工业的实际需求。一些先进过程控制技术虽然在理论上能够大大提高生产效率，但由于硬件、成本、实施难度等方面的原因，很难得到应用，所以目前占据主流的仍然是PID控制。目前分馏塔液位的控制通常采用比例(P)控制。动态矩阵控制作为先进控制方法的一种，对模型要求低，计算量少，处理延时的方法简单易行，如果能将动态矩阵控制算法和P技术结合，将动态矩阵控制的性能赋给P控制，那将更加有利于生产效率的提高，同时也能够推动先进控制的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有先进控制方法的应用不足之处，提供一种基于动态矩阵控制优化的分馏塔液位P控制方法，以获得更好的实际控制性能。该方法通过结合动态矩阵控制和P控制，得到了一种带有动态矩阵控制性能的P控制方法。该方法不仅继承了动态矩阵控制的优良性能，同时形式简单并能满足实际工业过程的需要。本专利技术方法首先基于分馏塔液位对象的阶跃响应数据建立分馏塔液位对象的模型，挖掘出基本的对象特性；然后依据动态矩阵控制的特性去整定相应P控制器的参数?’最后对分馏塔液位对象实施P控制。本专利技术的技术方案是通过数据采集、建立动态矩阵、建立预测模型、预测机理、优化等手段，确立了一种基于动态矩阵控制优化的P控制方法，利用该方法可有效提高控制的精度与稳定性。本专利技术方法的步骤包括:步骤(1).通过过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型，具体方法是:a.给被控对象一个阶跃输入信号，记录被控对象的阶跃响应曲线。b.将a步骤得到的阶跃响应曲线进行滤波处理，然后拟合成一条光滑曲线，记录光滑曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据，第一个采样时刻为Ts，相邻两个采样时刻间隔的时间为Ts，采样时刻顺序为TS、2TS、3TS……；被控对象的阶跃响应将在某一个时刻tN=NT后趋于平稳，当ai(i >N)与&,的误差和测量误差有相同的数量级时，即可认为&,近似等于阶跃响应的稳态值。建立对象的模型向量a:a = [a1； a2,…aN] τ其中T为矩阵的转置符号，N为建模时域。步骤(2).设计被控对象的P控制器，具体方法是:a.利用上面获得的模型向量a建立被控对象的动态矩阵，其形式如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
动态矩阵控制优化的分馏塔液位控制方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤(1).通过过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型，具体方法是：1?a.给被控对象一个阶跃输入信号，记录被控对象的阶跃响应曲线；1?b.将步骤1?a得到的阶跃响应曲线进行滤波处理，然后拟合成一条光滑曲线，记录光滑曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据，第一个采样时刻为Ts，相邻两个采样时刻间隔的时间为Ts，采样时刻顺序为Ts、2Ts、3Ts……；被控对象的阶跃响应将在某一个时刻tN＝NT后趋于平稳，当ai，i＞N，与aN的误差和测量误差有相同的数量级时，即可认为aN近似等于阶跃响应的稳态值；建立对象的模型向量a：a＝[a1,a2,…aN]Τ其中Τ为矩阵的转置符号，N为建模时域；步骤(2).设计被控对象的P控制器，具体方法是：2?a.利用上面获得的模型向量a建立被控对象的动态矩阵，其形式如下：A=a10···0a2a1···0············aPaP-1···aP-M+1其中，A是被控对象的P×M阶动态矩阵，ai是阶跃响应的数据，P为动态矩阵控制算法的优化时域，M为动态矩阵控制算法的控制时域，M＜P＜N；2?b.建立被控对象当前k时刻的模型预测初始响应值yM(k)先得到k?1时刻加入控制增量Δu(k?1)后的模型预测值yp(k?1)：yP(k?1)＝yM(k?1)+A0Δu(k?1)其中，yP(k-1)=y1(k|k-1)y1(k+1|k-1)···y1(k+N-1|k-1),A0=a1a2···aN,yM(k)=y0(k|k-1)y0(k+1|k-1)···y0(k+N-1|k-1)y1(k|k?1),y1(k+1|k?1),…,y1(k+N?1|k?1)分别表示被控对象在k?1时刻对k,k+1,…,k+N?1时刻加入控制增量Δu(k?1)后的模型预测值， y0(k|k?1),y0(k|k?1),…y0(k+N?1|k?1)表示k?1时刻对k,k+1,…,k+N?1时刻的初始预测值，A0为阶跃响应数据建立的矩阵，Δu(k?1)为k?1时刻的输入控制增量；接着得到k时刻被控对象的模型预测误差值e(k)：e(k)＝y(k)?y1(k|k?1)其中，y(k)表示k时刻测得的被控对象的实际输出值；进一步得到k时刻模型输出的修正值ycor(k)：ycor(k)＝yM(k?1)+h*e(k)其中，ycor(k)=ycor(k|k)ycor(k-1|k)···ycor(k+N-1|k),h=1α···αycor(k|k),ycor(k+1|k),…ycor(k+N?1|k)分别表示被控对象在k时刻模型的修正值，h为误差补偿的权矩阵，α为误差校正系数；最后的得到k时刻的模型预测的初始响应值yM(k)：yM(k)＝Sycor(k)其中，S为N×N阶的状态转移矩阵，2?c.计算被控对象在M个连续的控制增量Δu(k),…,Δu(k+M?1)下的预测输出值yPM，具体方法是：yPM(k)＝yp0(k)+AΔuM(k)yPM(k)=yM(k+1|k)yM(k+2|k)···yM(k+P|k),yP0(k)=y0(k+1|k)y0(k+2|k)···y0(k+P|k),ΔuM(k)=Δu(k)Δu(k+1)···Δu(k+M-1)其中，yP0(k)是yM(k)的前P项，yM(k+1|k),yM(k+2|k),…,yM...

【技术特征摘要】
1.动态矩阵控制优化的分馏塔液位控制方法，其特征在于该方法的具体步骤是: 步骤(1).通过过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型，具体方法是: 1-a.给被控对象一个阶跃输入信号,记录被控对象的阶跃响应曲线； Ι-b.将步骤l_a得到的阶跃响应曲线进行滤波处理，然后拟合成一条光滑曲线，记录光滑曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据，第一个采样时刻为Ts，相邻两个采样时刻间隔的时间为Ts，采样时刻顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安克，张日东，左燕，王建中，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：