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PID控制依然是化工过程中应用最广泛的控制策略,以PID控制器对多变量系统进行控制,现阶段主要采用分散常规控制与解耦控制的策略。二者各有其优缺点与适用范围。本文结合二者优点设计一种与分散常规控制相对应的控制策略--集中常规控制。 通过将集中常规控制转化为一个动态优化问题,将被控装置及其控制系统的数学模型导入gPROMS,设定不同的约束条件,分别优化得到被控对象的分散常规控制与集中常规控制的结构与参数,二者比较初步说明了集中常规控制的可行性,为下一步的理论分析与设计奠定基础。 集中常规控制的实质是针对已有的多变量系统传递函数矩阵设计其控制器矩阵。本文首先对多变量系统进行了RGA分析,以改进的ER-GA与NERGA分析选定其主导控制对;然后以DRGA分析结合频域分析得出了各主配对的等效闭环传递函数;基于该等效闭环传递函数,采用幅值及相角裕度的方法设计了主配对的PID控制器;最后根据解耦原理,得到了控制器矩阵非主对角线单元与主对角线单元的关系,即从配对控制器与主配对控制器之间的关系,通过频域近似的方法,整定出了从配对控制器的参数,最终完成控制器矩阵的设计,同时针对非方系统初步提出了集中常规控制的设计思路。本文的集中常规控制在完成主配对的控制器设计之后若不再设计从配对控制器实际就成为分散常规控制,与解耦控制相比,该控制策略无需设计解耦矩阵而可以达到解耦的功能。 文章最后设计了Shell公司典型控制问题几个不同子系统的集中常规控制矩阵,进一步说明了集中常规控制的设计过程,通过几种控制策略效果的比较,说明了集中常规控制可以获得比分散常规控制与静态解耦控制更好的控制性能,验证了其可行性与有效性,是解决多变量系统控制的一种有效途径。