工業(yè)生產(chǎn)解耦控制方法分析研究

李興龍（唐山三友遠(yuǎn)達(dá)纖維有限公司，河北　唐山　063305）

工業(yè)生產(chǎn)解耦控制方法分析研究

李興龍
（唐山三友遠(yuǎn)達(dá)纖維有限公司，河北唐山063305）

摘要：本文首先綜述傳統(tǒng)的解耦方法以及解耦控制新的發(fā)展和應(yīng)用，并且研究工業(yè)生產(chǎn)中常用的一些解耦控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，最后在理論分析的基礎(chǔ)上，利用MCGS組態(tài)軟件、智能儀表和THJ-3高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)雙輸入雙輸出變量進(jìn)行了解耦控制，即上水箱液位與出水口溫度的解耦控制，并取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：解耦控制；MCGS組態(tài)環(huán)境；上水箱液位；出水口水溫

1　引言

在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，隨著對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的要求越來(lái)越高，控制技術(shù)和控制方法也要相應(yīng)的改進(jìn)，多變量過(guò)程控制系統(tǒng)是一種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，解耦問(wèn)題是多變量過(guò)程控制系統(tǒng)的一個(gè)非常突出的問(wèn)題，解耦控制也是一個(gè)有濃厚應(yīng)用背景的課題，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，解耦控制系統(tǒng)都是一個(gè)非常熱門的話題，成為自動(dòng)化領(lǐng)域中的一個(gè)相當(dāng)熱門的研究方向。

圖1　引入解耦裝置后的溫度-液位控制系統(tǒng)

2　傳統(tǒng)解耦方式

傳統(tǒng)的解耦方式包括對(duì)角矩陣法、狀態(tài)變量法、相對(duì)增益方法、對(duì)角優(yōu)勢(shì)法，其中對(duì)角矩陣法因?yàn)槟茌^為方便的實(shí)現(xiàn)多變量解耦的設(shè)計(jì)，所以在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。盡管現(xiàn)在關(guān)于狀態(tài)變量法的研究非常多，但其應(yīng)用并不廣泛。相對(duì)增益法已經(jīng)成功的用在了精餾塔的控制中，這使得它更具吸引力。對(duì)角優(yōu)勢(shì)法非常復(fù)雜，需要借助圖像顯示和計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展這已不是問(wèn)題。

圖2　未加解耦控制時(shí)液位加階躍干擾時(shí)溫度變化曲線圖

3　水箱液位與出水口溫度的解耦控制

由圖1可知，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全解耦的條件為：即

圖3　加入解耦控制后溫度加階躍干擾曲線圖

由圖2和圖3可以看出，當(dāng)給出水口溫度加入一個(gè)階躍干擾后，上水箱液位曲線沒(méi)有變化，還穩(wěn)定在原來(lái)的狀態(tài)，當(dāng)溫度再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，液位也還穩(wěn)定與原來(lái)的狀態(tài)，可以說(shuō)，解耦裝置讓系統(tǒng)達(dá)到了較好的解耦效果。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出上水箱液位與出水口溫度解耦控制實(shí)驗(yàn)中，在不加入解耦裝置的情況下，一個(gè)量的變化會(huì)引起另外一個(gè)量的變化；當(dāng)加入解耦裝置以后，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后在一個(gè)量上加入干擾，幾乎不會(huì)影響另外一個(gè)量的變化。在解耦效果很好也即達(dá)到完全解耦的情況下，一個(gè)量的變化就不會(huì)影響到另外一個(gè)量，也就是說(shuō)，在變量與變量相關(guān)的控制系統(tǒng)中加入解耦裝置，如果解耦裝置設(shè)計(jì)得當(dāng)以及調(diào)試得好的話，那么就可以使得有耦合關(guān)系系統(tǒng)在得到解耦之后等價(jià)于幾個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

在研究了前面的解耦控制理論與一些常用的解耦方法的基礎(chǔ)上，利用相對(duì)比較簡(jiǎn)單的前饋補(bǔ)償解耦法對(duì)上水箱液位與出水口溫度進(jìn)行解耦控制，是利用MCGS組態(tài)軟件在THJ-3高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)以及智能儀表的控制下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并且取得了比較好的解耦效果。

參考文獻(xiàn)

[1]金以慧，方崇智.過(guò)程控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002（03）：1-7，171-178.

[2]俞金壽，蔣蔚孫.過(guò)程控制工程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007（07）：3-6，113-114.

[3]Boullart,L.Delbar,P.ArtificialIntelligence andExpertSystems:NewIssuesinProcess Control,JouralA,vol.28,No.3,1987.

中圖分類號(hào)：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A