多變量系統(tǒng)的PID控參數(shù)設計方法研究.pdf

1、隨著工業(yè)技術的發(fā)展，生產流程變得更加復雜和緊湊，這意味著多變量系統(tǒng)廣泛的存在于工業(yè)過程之中。由于變量間的相互關聯(lián)，傳統(tǒng)的單變量控制已經無法滿足實際的控制需求，研究出行之有效的多變量控制成為控制領域一個熱門的方向。而PID控制的普遍應用，如何得到合適的多變量PID參數(shù)的具有重要的實際意義。 本文正是在這種背景下針對典型的化工過程多變量對象，系統(tǒng)地研究了多變量PID控制器的整定和優(yōu)化問題。主要內容如下： 1．系統(tǒng)地介紹多變量

2、系統(tǒng)的一般理論和穩(wěn)定性及耦合性分析。并應用數(shù)學工具對之進行有效的描述。同時對兩種回路配對準則：相對增益矩陣（RGA）和有效相對增益矩陣（ERGA）進行了比較分析，說明了ERGA相對于RGA能夠綜合的考慮對象的靜態(tài)和動態(tài)信息，并更有效的對多變量系統(tǒng)進行回路配對。 2．綜合闡述了一些有效的多變量分散PID的設計方法。并仿真分析了這些方法對多變量系統(tǒng)的控制效果及這些方法各自的不足和缺陷。同時提出了基于整體優(yōu)化的多步尋優(yōu)法來設計多變量分

3、散PID參數(shù)。針對多變量系統(tǒng)性能包含系統(tǒng)各個變量的響應能力和抗耦合能力的特點，利用多次優(yōu)化來逼近全局性能優(yōu)化。并對常用的優(yōu)化方法和性能指標進行分析比較，選擇了以加權IAE為指標的NLJ法來進行參數(shù)尋優(yōu)。同時使用Z-N法獲得尋優(yōu)初始值以克服NLJ法無法改變初值正負性的缺點。實例仿真表明，這種設計方法對于典型的多變量化工過程對象有更好的通用性和控制效果。 3．將多變量分散PID的設計擴展到多變量全維PID控制系統(tǒng)的設計，以解決系統(tǒng)變