【摘 要】
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在石油化工、机械人控制、液体输送、恒温锅炉和污水回收等工业过程中,控制目标如液位、流量、温度、压强等受操作装置、外界环境变化以及人为操作控制等因素的干扰,主要影响为时滞环节导致的被控对象不同步反应,对响应时间,响应峰值甚至系统稳定性带来干扰,导致整个系统无法快速稳定甚至发散。自抗扰控制器(ADRC)通过扩展状态观测器(ESO)观测设定值和实际值之间的差异来实现对干扰的估计,并且实现自动补偿的效果。
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在石油化工、机械人控制、液体输送、恒温锅炉和污水回收等工业过程中,控制目标如液位、流量、温度、压强等受操作装置、外界环境变化以及人为操作控制等因素的干扰,主要影响为时滞环节导致的被控对象不同步反应,对响应时间,响应峰值甚至系统稳定性带来干扰,导致整个系统无法快速稳定甚至发散。自抗扰控制器(ADRC)通过扩展状态观测器(ESO)观测设定值和实际值之间的差异来实现对干扰的估计,并且实现自动补偿的效果。将其主要应用到过程控制中,不仅能达到原来PID的控制效果,而且缩短控制时间。然而,对于自动扰动控制器,由于提出的时间不长,控制器参数的选择理论没有PID的发展完善。随着其应用越来越广泛,关于自抗扰控制器参数的稳定域如何选取,既能保证在其稳定域内系统均能及时克服干扰,尤其是带有时滞系统的干扰,甚至是带有时滞系统的高阶系统的干扰,又能及时稳定跟踪到设定值的变化。本文针对以上总结做出了以下的研究:一方面从理论分析入手,选取线性自抗扰控制器作为针对时滞系统的控制算法并搭建控制回路。针对不同阶次的控制系统,分别采用频域下的双轨迹图形性质,利用图形交点作为系统稳定性临界条件求取控制器参数稳定域,为自抗扰控制参数选取、微调提供稳定域范围。另一方面从应用过程入手,选取石油化工过程中的120吨加氢反冲洗环节。首先根据反应过程了解过程核心的液位控制,即一阶时滞系统。通过得到的理论求取了一阶线性自抗扰控制的参数稳定域,进行了数值仿真核实了该算法的有效性和稳定域的准确性,在参数稳定域内保证系统稳定性,选取较优参数对其过程进行控制,进一步验证所得到的理论的可行性与有效性。
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