基于PCS7集成控制系统非线性液位过程多模型预测控制.pdf

第 47卷 第 3期 石 油 化 工 自 动 化 Vo1．47，NO．3 2011年 6月 AUT0M AT10N IN PETRC卜CHEM ICAL INDUSTRY June，2011 基于 PCS7集成控制系统的非线性液位 过程多模型预测控制 郭宇晴，邹志云，刘燕军 ，王志甄 ，于鲁平 (北京 防化研究院，北京 102205) 摘要 ：以集成控制系统PCS7为平台，对多功能过程与控制实验系统(MPCE)中的三级液位非线性过程进行多模型预测 控制。首先进行 了PCS7集成控制系统 的硬件设计 、软件开发，通过信号隔离器实现了PCS7与MPCE的信号匹配及对 MPCE 的外控。其次 ，描述 了PCS7中的预测控制块 ，在 PCS7系统中设计和实现了一种多模型预测控制策略，并进行了三级液位过程 的设定值跟踪和抗干扰实验。运行结果表明PCS7多模型预测控制系统能够可靠稳定地运行，且具有优于 PID控制和单模型 预测控制 的效果 关键词 ：预测控制；多模型；非线性；多功能过程与控制实验系统 中图分类号 ：TP273 文献标志码 ：B 文章编号 ：1007—7324(2011)03—0030—05 Multi—modelPredictiveControlofNonlinearLiquidLevelProcesswithPCS7 GUOYuqing，ZouZhiyun，LiuYanjun，WangZhizhen，YuLuping (BeijingResearchInstituteofChemicalDefence，Bering，102205，China) Abstract：Basedontheintegratedprocesscontrolsystem PCS7，conductmulti—modelpredictivecontrol on3stagesliquidlevelnonlinearprocessofM PCE．Firstly，hardwaredesignand softwaredevelopment ofPCS7integratedsystem arecarriedout。andsignalmatchbetweenPCS7withMPCE andtheexternal controlonM PCE areachievedthrough4～ 2OmA signalisolator．Secondly，thepredictivecontrolblock inPCS7isdiscussed。andamulti—modelpredictivecontro1strategyisdevelopedandimplemented。then tracingandanti—disturbanceexperimenton setpointofthenonlinearliquidlevelprocessisconducted． TheresultshowsthatMM PC iSeffectiveandreliable，andbetterthanPID andsingle—modelMPC． Keywords：predictivecontrol；multi—mode1；nonlinear；M PCE 0 引 言 1 控制对象——三级液位过程 多模型控制是处理非线性 问题时比较常用的 多功能过程与控制实验 系统 (MPCE)，采用半 方法 ，对一些 比较复杂的系统 ，在一定条件下 ，多模 实物的模拟新技术，能够对多种不同动态特性的工 型控制会具有更强的鲁棒性[1]。预测控制是 20世 艺对象进行操作和控制。控制对象为其中的三级液 纪 8O年代初开始发展起来 的一类新型计算机控制 位过程 ，第一级液位为卧式储罐 ，高 2．0m。第二级 算法。该方法具有控制效果好 、鲁棒性强 、对模型 液位为高位非线性计量罐，该罐的上部