多变量解耦控制
8页1、多变量解耦控制在现代化工业生产中,对过程控制的要求越来越高,因此,对一个生产装置中往往设置 多个控制回路,稳定各个被控参数。此时,各个控制回路之间会发生相互耦合,相互影响, 这种耦合构成了多输入-多输出耦合系统。由于这种耦合,使得系统的性能很差,过程长久 不能平稳下来。例如发电厂的锅炉液位和蒸汽压力两个参数之间存在耦合关系。锅炉系统的 示意图如图所示。发电锅炉中,液位系统的液位是被控量,给水量是控制变量,蒸汽压力系统的蒸汽压力 是被控量,燃料是控制变量。这两个系统之间存在着耦合关系。例如,蒸汽负荷加大,会使 液位下降,给水量增加,而压力下降;又如压力上升时,燃料量减少,会使锅炉蒸汽蒸发量 减少,液位升高,如此等等,各个参量之间存在着关联或耦合,相互影响。实际装置中,系统之间的耦合,通常可以通过3 条途径予以解决:(1) 在设计控制方案时,设法避免和减少系统之间有害的耦合;(2) 选择合适的调节器参数,使各个控制系统的频率拉开,以减少耦合;(3) 设计解耦控制系统,使各个控制系统相互独立(或称自治)。8.4.1 解耦控制原理工业生产中可以找出许多耦合系统。下面以精馏塔两端组分得到耦合,说
2、明解耦控制原 理。精馏塔组分控制如图8.65 所示。图中q (t),q (t)分别是塔顶回流量和塔底蒸汽流量; rsyi(t),y2(t )分别是塔顶组分和塔地组分。显然,在精馏塔系统中,塔顶回流量q (t),塔底蒸汽流量q (t)对塔顶组分y (t)和塔底r s 1组分y2(t)都有影响,因此,两个组分控制系统之间存在耦合,这种耦合关系,可表示成图8.66 所示。图中R(s),R2(s)分别为两个组分系统的给定值;Y/s) 丫? (s)分别为两个组分系统的被控量D/s) D2 (s)分别为两个组分系统调节器的传递函数;g2(s)是对象F(s)的传递矩阵,其中Gjs )是调节器D/s )对Y/s)的作用通道。G21 (s)是调节器D (s)对Y (s)的作用通道。G (s)是调节器D (s)对Y (s)的作用通道。G (s)是1 2 22 2 2 12调节器D 2 (s)对的Y1 (s)作用通道。由此可见,两个组分系统的耦合关系,实际上是通过对象特性G (s), G (s)相互影响21 12的。为了解决两个组分之间的耦合,需要设计一个解耦装置F(s)。如图所示。F(s)实际上由F (s
3、),F (s), F (s), F(s)构成。使得调节器D (s)的输出U (s)除了主要影响Y.(s)外,11 12 21 22 1 1 1还通过解耦装置F (s)消除U (s)对Y (s)的影响。同样,调节器D (s)的输出U (s)除了主21 1 2 2 2要影响Y 2(s)外,也通过解耦装置F丄(s)消除U2(s)对Y (s)的影响。经过解耦以后的组分系统,成了图8.68 所示的两个独立(或称自治)的组分系统。此时,两个组分系统完全消除了相互的耦合和影响,等效成为两个完全独立的自治系统。对于多变量解耦控制,系统可表示成如图8.69 所示。图中R(s)是输入向量;Y (s)是输出向量;E(s)= R(s)- Y (s)为偏差向量;D(s)为控制矩阵;G(s)为对象的传递矩阵;F(s)为解耦矩阵。由图 8.69可以推导出系统的开环传递矩阵G0(s)= G (s) F (s) D (s)系统的闭环传递矩阵为G (s)= Il + G (s)li G (s)c 0 0或G (s)= G (s)- G (s)li0 c c对于多输入-多输出系统,要求各个控制回路相互独立(),系统的闭环传
4、递矩阵必须是G(s)c110对角线矩阵,即G (s)=0c0G(s)c220000000000 G(s)cnn由式(8-168),G (s)是对角线矩阵,c1 - G (s)】1必为对角线矩阵,因此G (s)也必须c0是对角线矩阵。由式(8-166)开环传递矩阵G0(s)= G (s) F (s) D (s)通常,对于控制矩阵D(s),由于各个控制回路的控制器是相互独立的,D(s)必为对角线 矩阵,所以只要G (s) F (s)为对角线矩阵,便可满足各个控制回路相互独立的要求,因此多 变量解耦控制的设计要求是:根据对象的传递矩阵G (s),设计一个解耦装置F (s),使得G c(s) F (s)为对角矩阵。8.4.2 多变量解耦控制的综合方法多变量解耦控制的综合方法有:对角线矩阵综合法;单位矩阵综合法;前馈补偿综合法。下面将简略介绍上述三种多变量解耦控制的综合方法。1. 对角线矩阵综合法,必须使系统具有如下的形式,即经过解耦以后,G ( s )11G21(s)21G ( s)12G22(s)22F ( s )11F21(s)21F ( s)12F22(s)22G ( s )110G22
《多变量解耦控制》由会员博****1分享,可在线阅读,更多相关《多变量解耦控制》请在金锄头文库上搜索。
出版编辑年终工作总结范文2
高一物理100题附答案
小班科学教案:认识柳树
经济建设的发展和曲折教学设计
五一幼儿园周计划
实习生的自我鉴定集锦四篇
不锈钢气动阀门费
部编一年级下册语文第七单元达标检测卷
八年级生物第一学期第二次月考试题无答案人教新课标版
机关事业单位首办责任制度范文(三篇)
大学学生会年度工作总结(2篇).doc
土地买卖合同参考样本(四篇).doc
九年级物理全册13.3内燃机同步练习1新版沪科版
资阳炼油催化剂研发项目投资计划书【模板范文】
提高小学英语口语
基于顾客价值的电子商务运营体系分析与改进
二手房租赁合同(6篇)
多元函数微分学
工程质量监督管理基础
传染病-知识-试题库带答案
2024-01-19 4页
2023-07-31 2页
2022-10-18 5页
2022-10-07 6页
2023-04-11 16页
2022-09-19 11页
2022-11-10 6页
2023-01-13 3页
2022-12-17 11页
2023-07-24 3页