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基于物理平台的多变量预测控制系统的设计与研究

发布时间:2020-02-28 10:40
【摘要】:目前,在实际工业过程中被控对象大多都是具有强耦合、非线性和多约束特性的多变量系统。对于多变量系统,传统的PID控制算法不能对其进行很好的控制,而预测控制基于其模型预测、滚动优化和反馈校正等控制策略,适用于比较复杂的过程控制系统,因此本文提出了两种针对多变量系统的预测控制算法:多变量动态矩阵控制算法及基于黄金分割法的阶梯式约束多变量动态矩阵控制算法,并对它们的控制结构、原理都进行了较为深入的分析。但是,针对多变量系统的研究基本都局限于在模拟仿真环境下进行的控制理论研究,缺乏在实际系统中的应用检验,因此在本文的研究过程中搭建了一个基于YC-SX多变量过程控制实验平台的四容水箱多变量系统实物模型,并且通过实验研究比较了传统前馈补偿PID解耦控制算法和两种预测控制算法对此多变量系统的解耦控制效果。实验结果表明基于黄金分割法的阶梯式约束多变量动态矩阵控制算法的控制效果最好,能够在各种扰动情况下及不同工况下有效地解决多变量系统耦合问题,并且,这种在实验平台上的控制系统设计研究更加接近于工程实际情况,对于检验理论研究成果有很重要的意义。最后,为了操作、分析方便,本文设计了一个基于Matlab和LabVIEW软件的人机操作界面,综合了Matlab软件在数据运算处理和LabVIEW软件在创建操作界面方面的优点,达到了更好的界面操作效果。
【图文】:

多变量过程控制,实验平台,水箱,缓冲槽


华北电力大学第 2 章 基于物理平台2.1 YC-SX 多变量过程控制实验2.1.1 实验设备概况YC-SX 多变量过程控制实验平台主热水箱、盘管、不锈钢管道及配件组成。量计、电动阀和手动调节阀组成;另一路组成。在该平台上可以自行搭建所需的实控制实验、前馈反馈控制实验、比值控制别如图 2-1 中 a) 和 b) 所示。

示意图,采集卡,多功能,图片


门执行器根据控制信号的变化来调节执行器的行程,进而使三通线,以此来调节控制回路的流量大小。水泵为不锈钢的磁力驱动循环-SX 多变量过程控制实验平台上的水箱控制装置虽然是一个实验室是它可以很好地模拟工业现场控制系统,其水箱装置的液位变化与变量的特性是类似的,并且该装置中被控对象模型结构清晰可见,于观察。另外,还可以通过调节阀门开度来构造不同阶次的被控对活多变。因此,这个过程控制实验平台很适合用来研究各种类型的。数据的传输实验室中,每个 YC-SX 多变量过程控制实验平台均只对应一个 PX集卡和一台计算机。PXI-PCI 多功能采集卡图片如图 2-2 所示。PXI-卡有 8 路输入通道、4 路输出通道,输入通道主要是用来接收上、量、压力等信号,输出通道主要是用来输出控制器输出信号到实验电动阀。设备间的数据传输示意图如图 2-3 所示。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP273

【参考文献】

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本文编号:2583438

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