第二章简单自适应控制.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二章 简单自适应系统 问题的提出 简单自适应系统特点 案例分析与讨论 系统较不复杂，不需要建立受控系统的数学模型，不需要进行复杂的最优化计算。 没有统一模式，它们是因对象不同而异的。 只需针对性地引入一些适应性的补偿环节，就可以解决问题。 在原有的基本控制方案的基础上，添加一些简单的适应性环节。 系统不是最优的，但往往能取得比较好的控制效果。 计算机控制系统简介 设定值控制（Set Point Control ) SPC R(s) + - E(s) U(s) C(s) 计算机 直接数字控制（Direct Digital Control) DDC R(s) U(s) C(s) 计算机 控制器 §1 多段温度控制的简单自适应系统 例1. 碳纤维予氧炉升温过程的温度控制 - 新型的工程材料，具有高强度、高模量、重量轻、耐高温 我校碳纤维研究中心装置介绍 聚丙烯晴原丝 →予氧化 →碳化 →碳纤维 予氧炉： 要求炉内加热均匀，温度梯度不超过±5℃。 控制要求： - 一般用于军工，如制造火箭弹头，飞机外壳 - 转向民用，如体育器材 第二章 简单自适应系统 自适应系统设计 例1. 碳纤维予氧炉升温过程的温度控制 每分钟测量三点温度，找到最低温度点，改变其它两点的温度设定值: 限定： Ts≤TRi≤Ta TRi: 升温较快的第i段温度的设定值 U=Ki(TRi-Ti) Ti: 第i段温度 Ts :最低段温度 K1:系数,Ki:第i段调节器增益 Ta: 本区段欲达到的温度值 系统的适应性：改变（降低）升温较快段的温度设定值，数值取决于两段温差和本段调节器增益 第二章 简单自适应系统§1 多段温度控制的简单 自适应系统 §2 对负荷扰动的适应性 例2 氧化炉平稳收率控制中工作点的修改 稳态工作点： 要求操作工况稳定在一组要求的设定值附近。 负荷扰动： 受上下游工艺影响，被处理的生产物料量经常波动。 氧化塔： 反应器由分层塔板组成，共8层。 第二章 简单自适应系统 其反应动力学方程为: 例2 氧化炉平稳收率控制中工作点的修改 稳态方程: 其中 M: 单位体积液体中物料的总克分子数 Ti: 第i块塔板的温度 Q: 进料流量， E: 反应活化能 Ci: 第i块塔板的物料浓度 R: 频率因子 控制目标：采出浓度C8 主要扰动：Q，负荷，由前段生产工序确定， 经常波动，如7000-11000升/小时变化 第二章 简单自适应系统§2 对负荷扰动的适应性 自适应控制设计步骤： 例2 氧化炉平稳收率控制中工作点的修改 1、对于特定的Q值，可定出一组稳定工作点，Q，C1，C2，...C8，T1，T2，...T8 2、把Q的变化范围分成四段，分别计算稳态工作点 负荷 典型值 塔板浓度 温度 调节器参数 7000-8000 7500 C1...C8 T1...T8 P，Ti，Td 8000-9000 8500 C1...C8 T1...T8 P，Ti，Td 9000-10000 9500 C1...C8 T1...T8 P，Ti，Td 10000-11000 10500 C1...C8 T1...T8 P，Ti，Td 3、存表格于计算机 第二章 简单自适应系统§2 对负荷扰动的适应性 自适应控制实现： 例2 氧化炉平稳收率控制中工作点的修改 → 实测输入流量Q → 查表 → 输出相应的工作点数值，作为设定值 图表法: 把可能发生的工况分为几挡，分别制订相应的控制措施，通过查表，对这种扰动作出相应的调整。 特点： 理解直观，实施容易，应用广泛。 系统的控制精度取决于分档的精度。 第二章 简单自适应系统§2 对负荷扰动的适应性 §3 自适应的PID调节器 PID 调节器： 优点： PID 调节器 + 自适应控制 = 自适应（自整定PID调节器） 研究历史： FOXBORO公司84年的EXACT 专家自适应调节器 ( Expert Adaptive Controller) NAFCONTROLS 公司的Autotuner 等 第二章 简单自适应系统 具有很高的实用价值，持续不断的的研究热情，包括国际著名学者，如前国际控制联合会主席 Astrom。 缺点： 参数整定依赖经验 高可靠性和高稳定性，95%以上的应用率 已完成商业化产品： 讨论 自适应PID调节器分类： 基于过程的全参数辨识，利用辨识出的参数，设计 PID调节器，通称参数自适应PID调节器。 基于被控