基于新型两步法的阀门迟滞控制

发布时间：2017-05-31 16:21

  本文关键词：基于新型两步法的阀门迟滞控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业回路中存在的振荡问题严重制约着企业经济效益的提高,为了及时发现并解决振荡问题,振荡监测、振荡的控制与补偿势在必行。研究表明,有20%—30%的控制回路振荡是由控制阀引起。控制阀的粘滞特性Sticiton是非线性特性中最为常见的,会不同程度地影响控制系统的性能。迟滞同时也是控制阀门中最难克服的问题之一,它会引起控制回路的振荡,导致产品质量下降,能耗增加,设备磨损加快等问题。目前,已经有很多学者研究控制回路中的阀门迟滞特性,并且已经取得了很多的研究成果。本论文对控制阀迟滞特性进行了较为深入的研究,主要研究内容有以下三个部分： 1.为了合理有效地对迟滞进行控制与补偿,首先研究了迟滞模型。本论文从机理模型和数据驱动模型两方面综述了迟滞特性的建模方法。目前,阀门迟滞的模型主要有两种：传统的物理模型和Kano模型,但是它们都有自身的局限性。本论文采用了一种更加简单的模型,这种模型抓住迟滞的本质特性,简化了迟滞动态特性的一些细节。该模型跟Kano模型相似,只有两个参数,在采用新型二步法进行控制时该结构更加简单,通过辨识计算,能够将迟滞的大小进行量化。 2.在阀门迟滞控制方法上,传统的两步法有着诸多限制,应用到实际工业上还有很大困难,并且该两步法的阀门位置是不可测的。随着生产工艺和测量技术的发展,现在越来越多的调节阀输出由不可测变为可测。为了克服传统两步法在工业中难以应用的局限,本论文采用了输出可测的调节阀,提出“新型两步法”来控制阀门的迟滞,将预测PI控制算法和迟滞控制有机结合起来,并且具体介绍了其控制算法,分析了回路存在干扰,如何克服振荡及工业模型失配等情况,给出了控制参数的设置方法,最后再用基于OPTO22PAC project的监控软件进行仿真,仿真表明了所提出的研究方法的有效性。 3.为了将所研究的算法工程化,本论文基于OPT022PAC project的监控软件,开发了一套实时监控的HMI。用户可以直接在控制界面上改变控制器上的各种参数,同时能够清楚地看出波形的变化,该HM工简洁、方便、实用。
【关键词】：迟滞 迟滞建模 补偿控制 新型两步法
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP273;TH134
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 阀门迟滞的定义12
• 1.3 控制阀简介12-15
• 1.4 阀门迟滞研究意义和现状15-17
• 1.5 本论文的结构和安排17-19
• 第二章 阀门迟滞建模19-29
• 2.1 引言19-20
• 2.2 基于机理的阀门迟滞模型20-22
• 2.2.1 传统的物理模型20-22
• 2.2.2 Karnopp改进模型22
• 2.3 基于数据驱动的阀门迟滞模型22-25
• 2.3.1 Kano模型22-24
• 2.3.2 简单的迟滞模型24-25
• 2.4 本文采用的迟滞模型25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 阀门迟滞控制29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 knocker补偿控制29-31
• 3.3 PI控制31-33
• 3.4 阀门无反馈的PI叠加控制33-34
• 3.5 Srinivasan的两步法34-36
• 3.6 新型两步法控制36-40
• 3.6.1 预测PI算法36-39
• 3.6.2 补偿控制器算法39
• 3.6.3 控制器参数的设定39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第四章 基于OPT022 PAC Project的监控软件设计41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 OPT022 PAC Project的选择41-44
• 4.2.1 设备连接的选择方式41-43
• 4.2.2 SNAP PAC系统选型43-44
• 4.3 软件开发环境的配置44-47
• 4.3.1 OPTO硬件IP的设置44-45
• 4.3.2 PAC control engines的创建45
• 4.3.3 MATLAB与OPTO的数据交换45-47
• 4.4 软件开发方案47-52
• 4.4.1 控制算法模块47-49
• 4.4.2 人机交互界面设计(HMI)49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 新型两步法的示例分析53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 软件仿真结构53-54
• 5.3 示例分析54-60
• 5.3.1 加扰动采用两步法前后的仿真对比55-56
• 5.3.2 改变控制周期仿真对比图56-57
• 5.3.3 改变参数Stiction仿真对比图57-58
• 5.3.4 改变参数Absolute error仿真对比图58-59
• 5.3.5 运行过程中改变参数仿真59-60
• 5.3.6 工业模型失配时仿真研究60
• 5.4 本章小结60-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-67
• 硕士攻读期间的科研成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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3 何熊熊;邹涛;杨悦;李信;;气动控制阀静摩擦的Kano模型与检测方法的进一步研究[J];化工学报;2008年07期

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：410026