基于气动调节阀粘滞特性的振荡分析与参数辨识

发布时间：2017-11-19 11:01

  本文关键词：基于气动调节阀粘滞特性的振荡分析与参数辨识

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【摘要】：控制回路由于PID参数整定不佳、调节阀粘滞特性以及外部干扰等问题而会出现振荡现象，这将使得回路的控制性能恶化，进而导致产品质量下降、能耗率增加以及设备加速报废。要改善控制回路性能，就需要诊断引起回路振荡的振源性质，才能有针对的提出改善方案。 控制回路振荡源性质可以分为线性和非线性两种，其中线性因素主要是PID参数整定不当，而非线性因素主要是指调节阀的粘滞特性。如何诊断出线性和非线性因素是本文要研究的关键。当检测出振荡是由PID参数整定原因引起的，只需要重新调节PID参数即可；而对于由调节阀粘滞特性引起的振荡则先要准确辨识出粘滞特性参数的大小，如何辨识调节阀粘滞特性参数也是本文所要着重研究的内容。 本文首先简要介绍了调节阀的结构和类型，分析了调节阀的几种非线性特性并综合阐述了对调节阀粘滞特性建模的研究方法。基于调节阀的结构、粘滞特性以及对粘滞特性建模方法，本文展开了一系列相关研究分析，主要包括以下几点： (1)分析控制回路振荡现象。首先阐述了回路中出现振荡的原因以及振荡的表现形式，再通过高阶统计分析方法，提出判断线性和非线性振源的两个指数： NGI (非高斯指数)和NLI (非线性指数)。最后通过Matlab/Simulink仿真示例说明所提诊断方法的有效性。 (2)提出一种辨识调节阀粘滞特性参数的方法。该方法在Hammerstein模型参数辨识的基础上，用调节阀的粘滞特性模型代替Hammerstein模型中的非线性参数解析模型，，进而提出一种新的参数辨识模型。在确定过程模型的阶次和延迟时间以及粘滞参数寻优范围后，利用PSO优化算法并根据调节阀的粘滞特性模型，可以估计出粘滞双参数的数值。最后通过仿真示例说明参数辨识算法的有效性和准确性。 (3)为验证文章中提到的方法能否应用于实际工业中，本文第五章提出实验验证分析方法。该方法基于实验室现有的液位控制装置和智能型定位器，设计相关的实验。实验过程中通过串口采集控制器输出信号OP、阀杆位移信号MV以及液位变化信号PV的数据，通过对实验数据作标准化处理，并利用文中所提到的方法诊断回路振荡的原因以及辨识调节阀粘滞特性参数。通过振荡诊断方法和粘滞参数估计方法得到的结果与实际情况以及实际的粘滞参数值作对比分析。最终验证了两种方法皆能有效地应用于实际过程控制中，具有较为重要的实际意义。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH138.52

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 向微;陈宗海;;基于Hammerstein模型描述的非线性系统辨识新方法[J];控制理论与应用;2007年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张一清;工业控制回路的振荡监测和诊断[D];浙江大学;2007年

本文编号：1203297