(中国石油大学(华东) 山东青岛 266555)
摘 要:利用MATLAB开发系统的仿真程序,以试验室的CSTR模型为研究对象,用动态矩阵控制算法建立仿真模型,实现多输入多输出系统的控制,绘制出调节曲线,分析各个参数对系统性能的影响.结果表明,该控制算法得到较好的控制效果.
关键词:机理建模 动态矩阵控制(DMC) CSTR系统 过程控制
中图分类 :TP15文献标识码:A文章编 :1674-098X(2011)06(b)-0014-02
在工业生产中广泛应用着各种反应器,连续搅拌反应是非常重要的反应过程,能代表许多反应系统的特性.同时,连续搅拌反应器(CSTR)模型比其他连续反应器类型简单.控制系统大多为多变量控制,各被控量与输出量之间有紧密的联系,而且被动对象有较大的时间滞后,PID算法不能达到控制要求.
1.连续搅拌反应器及其数学模型
1..1 CSTR过程分析
用连续搅拌反应器实现冷热水混合,Q1、Q2、T1、T2分别为热水和冷水的流量及温度.温度、液位具有较强的耦合性,冷水、热水分别流入冷热水的水槽,进入混和器进行混合.控制进水电磁阀的开度,调节温度和液位.
1..2 机理建模
建模是基于以下假设:
(1)1 容器和2 容器中的液体为同种液体,
(2)3 容器中的冷热液体混合均匀.
根据物料守恒定律(见式1):
2.动态矩阵控制
动态矩阵控制(DMC)是预测控制的一种.DMC算法以系统的的阶跃响应模型作为内部模型,适用于渐进稳定的线性对象.对于非线性对象,可以在工作点处线性化,包括模型预测控制、滚动优化和反馈校正等技术方法.
2..1 控制器设计
温度和液位具有较强的耦合性,而且有较长的时间滞后.因此,对温度和液位的控制通常采用DMC预测控制算法,得到的控制量不直接加到控制对象上,而是把由液位偏差经DMC算法得到的控制量作为控制注入水的流量,把由温度偏差经DMC算法得到的控制量作为控制注入水量的参考值.控制系统设计的原理框图见图1.
实测被控量响应曲线和控制量变化曲线见图3.由图3可以看出,当P等于20、仿真时间t等于100时,响应曲线具有良好的稳定性,响应时间适当.这组参数能够很好地实现系统的控制性能.
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3.结论
参考文献
[1]王树青.先进控制技术及应用[M].北京:化学工业出版 .2001.
[2]迟善武.新型溴素生产物料远程自动监控系统[J].工业仪表与自动化装置.2006,(3).
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