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并联流体系统运行特性与控制方法优化研究

摘要

并联流体系统作为一种典型的流体系统，目前广泛出现于各种工业、制造业

的设备间流体输运过程当中，其流网耦合性强，阻力特性多变，内部的流量、压

力整定过程目前需要人工迭代，调试周期较长。另外目前对于并联流体系统的详

细运行特性、控制特性分析及控制优化技术研究仍相对缺乏。本文对并联流体系

统在不同变工况过程中所表现出的相关运行特性、控制特性及控制优化技术进行

探究，以追求提高系统运行的安全性、稳定性及机动性。

本研究采用Modelica语言，以某滑油系统实验台架为原型搭建了仿真模型，

并在仿真平台上进行了仿真验证，确保了模型可以较为准确地反映并联流体系统

的运行特性。在此基础上，进行了启动过程、紧急停机过程及常规变工况过程的

实验及仿真分析。针对并联流体系统仿真模型变工况过程中流量、压力手动整定

过程繁琐，周期较长且精度不佳的问题，通过设计基于PID控制架构的控制算

法进行多设备同步联合整定。对于常规PID控制算法存在的调节时间较长，超

调量明显，抗扰动能力较弱问题，采用了前馈控制、模糊控制技术结合的方案进

行优化。而对于某变工况过程下的模糊PID控制算法初始参数难以寻找，且并

不一定适用于所有变工况过程的问题，应用多属性评价方法对控制效果进行评价，

采用卷积神经网络的方法对系统构建可表征控制性能的代理预测模型，结合贝叶

斯优化方法寻找各类工况下的最佳控制系数。

结果表明：并联流体系统内各条管路之间存在着强烈的耦合关系，导致各管

路的流量控制较难且耗时较长，应用PID控制算法可以实现多管路的流量同步

调节。对PID控制算法进行前馈优化和模糊优化可以有效改善控制算法在不同

应用场景下的控制性能。在采用了基于代理模型的模糊控制自适应整定研究后，

控制算法性能相较于传统PID控制及普通模糊PID控制均有了更好的提升。

关键词：并联流体系统；运行特性；系统仿真；控制优化

I

并联流体系统运行特性与控制方法优化研究

Abstract

Parallelfluidsystems,asatypicaltypeoffluidsystem,arewidelyusedinthe

transportationoffluidsinvariousindustrialandmanufacturingequipment.These

systemsexhibitstrongnetworkcouplingandvariableresistancecharacteristics.The

processesofflowandpressureadjustmentwithinthesystemcurrentlyrequiremanual

iteration,leadingtotime-consumingadjustingcycles.Additionally,theresalackof

detailedanalysisandresearchontheoperationalcharacteristics,controlfeatures,and

controloptimizationtechniquesforparallelfluidsystems.Thisresearchhasbeen

conductedontheabove-mentionedissuesinparallelfluidsystemsundervarying

operationalconditionstoenhancesystemsafety,stability,andflexibility.

ThisstudyutilizestheModelicalanguagetobuildasimulationmodelbasedona

Lubricatingoilsystemexperimentalbench.Thesimulationmodelisvalidatedto

accuratelyreflecttheoperati