基于预估模糊自适应PID控制的智能电气阀门定位器的应用研究.pdfVIP

基于预估模糊自适应PID控制的智能电气阀门定位器的应用研究 刘 娜，等 基于预估模糊自适应PID控制 的智能电气阀门定位器的应用研究 刘 娜，何永勃，苏兴国 （中国民航大学航空自动化学院 天津，300300） 摘 要：智能电气阀门定位器可应用于多种类型的气动执行机构。由于模型的不精确性，传统控制方法难于 满足定位要求。介绍一种智能控制算法，结合Smith预估及模糊自适应PID，补偿对象的纯滞后特性，可自适应模型 参数的不精确性。该方法具有简单、响应速度快、无超调、鲁棒性高等优点。 关键词：智能控制；阀门定位器；Smith；模糊自适应PID Abstract: Intelligent electro-pneumatic valve positioner is suitable for versatile actuators. Because the traditional control methods are not satisfied due to the inaccuracy model, a novel intelligent algorithm is proposed. Combining Smith predictor and fuzzy adaptive PID, the algorithm can compensate the pure time delay, and it is immune to model inaccuracy. The method has the advantages of simple, fast response, no overshoot and high robustness. Key words: Intelligent control algorithm ; Valve positioner ; Smith ; Fuzzy adaptive PID + 中图分类号：TP273.4 文献标识码：B 文章编号：1001-9227(2010)04-0066-03 0 引 言 阀B排入大气，同时切断阀A，使膜头里的空气排出，阀杆 阀门定位器是一种辅助控制仪表，在工业生产中占 在弹簧的作用下向上移动，开度减小。反馈电位器是检测 有极其重要的地位，一定程度上它决定了过程控制的调节 阀门所处开度位置并产生反馈信号的电子装置，智能型电 品质，随着过程控制水平的发展，定位器也必须不断发展 气阀门定位器采用高性能导电塑料精密旋转电位器。反馈 [1] 以满足现代生产对过程控制的要求 。 电位器的旋转角度和阀门开度为线性关系，通过采样反馈 德国SIEMENS的SIPART PS2、美国FISHER的DVC5000和 电位器输出电压，即可间接获取阀门开度。 日本山武的AVP300等智能阀门定位器占据国内外大部分 市场，其产品定位精度高，性能稳定，处于世界先进水平， 但是价格昂贵。国产阀门定位器故障率较高，主要问题在 于控制算法稳定性不高。因此对智能电气阀门定位器控制 算法的研究是非常必要的。 PID是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简 单、鲁棒性好、可靠性高等优点，被广泛应用于工业过程 控制，尤其是用于可建立精确数学模型的确定性控制系 统。然而，实际工业生产过程大都具有非线性、大时滞、时 图1智能电气阀门定位器结构原理图 [2] 变、不确定性，难以建立精确数学模型 ，这里介绍一种 适用于智能电气阀门定位器的智能控制算法，它结合了模 来自外部的4～20mA（或其他制式信号）控制信号作 糊自适应PID控制和Smith预估控制方法。 为阀位给定值W，来自反馈连杆的阀位信号通过旋转电位