基于ADRC纺织厂温湿度控制策略的研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ares_sh
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纺织厂空调系统主要是对空气温湿度控制,它是一个多变量、强耦合、时滞、扰动复杂工业过程。传统的PID控制,主要针对结构简单、小扰动的对象,不能适应复杂动态环境所产生的各种扰动,在应用于复杂系统时,控制性能难以提高。针对这个问题,必须寻找一种高性能、强功能控制算法,解决传统控制算法的不足,改善控制品质。为此,本文尝试采用自抗扰控制技术,它吸收现代控制理论的信号处理方法和传统PID控制的精髓,通过独特的结构,把系统所产生的总扰动和进行估计并加以补偿,能实现在恶劣环境中的精确控制。   纺织厂空气调节系统中工艺指标和底层控制变量之间表现为强耦合的关系,严重影响控制系统的动态品质。控制器设计必须同时考虑对系统进行解耦设计,本文通过引入静态耦合矩阵,将系统分解为多个单输入单输出的子系统,每个子系统并行嵌入一个自抗扰控制器。对于静态耦合矩阵的估计误差和动态耦合部分,由自抗扰控制器归结到所有不确定因素作用的总扰动中进行估计和补偿。这种解耦方法相比其它解耦方法,所需计算量不大,鲁棒性要好。   自抗扰控制技术中大量吸收最速控制、变结构控制等现代控制的理论成果,运用独特的非线性效应,开发出具有独特功能和效率的新型动态结构:跟踪微分器、扩张状态观测器,非线性误差反馈机制等。文章对这些新型动态结构进行了详细的理论推导和分析,论述其在信号处理方面的特点和优越性。   采用MATLAB/Simulink进行系统仿真时,使用其固有模块搭接,比较复杂且不容易修改。我们采用系统函数为系统中的跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性误差反馈等特殊动态结构分别定制Simulink模块。它们以新的模块形式加入Simulink,可为系统仿真和参数整定提供便利。在自抗扰控制器结构确定的情况下,控制效果主要取决于参数的选取。为此,文章通过结合理论和大量MATLAB仿真实验,给出参数整定的一般方法和规律。通过仿真实验可以看出自抗扰控制技术在应用于纺织厂温湿度控制系统时,不仅能完全抑制外扰,具有很好的动态过渡过程和控制精度,还具有极强的鲁棒性和参数不敏感性,完全能满足现代纺织工艺对空气温湿度控制的要求,具有广阔的实际应用前景。
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