预测控制与变频控制技术在DCS中的应用和研究

摘要

随着现代控制理论的发展和多年的实践摸索,先进控制技术已经成熟,而预测控制策略因其预测模型、滚动优化、反馈校正三大特征符合工业过程控制的实际需要,尤其是对无法准确建立数学模型的现代工业更为适用,故成为当代的研究热点.该文是基于先进控制算法在DCS系统中的设计和开发并以液位过程控制构成实验系统,对预测控制中的动态矩阵控制(DMC)进行了研究.主要内容包括:1、在阅读大量文献的基础上,从自动控制理论的发展历程入手,对预测控制的基本思想和发展状况进行了综述性描述.2、详细讨论了基于对象阶跃响应的动态矩阵控制(DMC)算法,分析了其预测模型、反馈校正和滚动优化的三大特点.3、建立一个多容液位过程控制试验装置,该装置采用了先进的计算机集散控制系统(DCS),控制方案采用预测控制的DMC算法,利用SCX语言开发出DMC控制程序,根据性能指标及反馈校正方法实现在线滚动优化.通过对实际对象进行控制,观察其控制效果,得出预测控制系统中各项较佳参数值.4、利用及研究了变频控制技术,操纵变量采用变频调速技术控制流量,变频器根据负载的变化使电机实现自动、平滑的增速或减速,将传统的固定转速拖动改为变频调速拖动,从而具有高效、节能和智能自动化的优点.该课题研究可方便地应用于实际工业生产,具有一定的指导意义,同时作为实验室过程控制装置,通过教学示范和演示,为广大学生进一步了解现代控制理论和先进控制技术提供了方便.

目录

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致谢

第一章前言

1.1先进控制(APC)及预测控制的简介

1.1.1先进控制的基本概念

1.1.2先进控制的发展

1.1.3预测控制的发展和特点

1.2计算机集散控制系统(DCS)的简介

1.2.1 DCS优越性

1.2.2 DCS现状及趋势

1.2.3国产化DCS

1.3先进控制与DCS的结合

第二章预测控制及DMC的基本原理

2.1模型预测控制原理

2.2动态矩阵控制

2.2.1预测模型

2.2.2滚动优化

2.2.3反馈校正

2.3时滞对象的DMC

第三章多容液位过程控制实验系统

3.1多容液位过程控制对象的设计

3.2设备的选型

3.3方案设计

3.3.1确定对象

3.3.2 DMC的算法实现

3.4 DCS组态

3.4.1硬件组态

3.4.2软件组态

3.5 DMC控制的参数设计

3.5.1采样周期T、模型长度N及模型参数的选取

3.5.2优化时域P和误差权矩阵Q

3.5.3控制时域M

3.5.4控制权矩阵R

3.5.5校正参数hi

3.5.6参数的选择和整定

3.5.7结论

第四章变频器在液位控制中的应用

4.1变频器调速原理

4.2变频器的实际应用

4.3变频器的控制接线端子

4.4变频器的DCS控制

4.5变频器的快速调试

4.6结论

第五章结束语

5.1DMC控制的DCS实现

5.2变频器的优越性

5.3存在问题和改进方法

参考文献