双容水箱控制系统的研究

• 作 者: 高明坤
• 发表日期: 2011年01期
• 关键词: 双容水箱 液位控制 解耦 仿真 实验 控制软件

双容水箱系统是复杂的工业过程中重要的被控对象之一,它具有强耦合和强非线性的特性,单纯采用多个单回路控制器进行控制很难取得满意的控制效果。因此,多变量强耦合强非线性系统的解耦控制,成为双容水箱系统控制中亟待解决的关键问题。但是,目前多数双容水箱系统的控制软件比较封闭,功能单一,并不能很好地实现复杂控制算法的实验研究,这给双容水箱系统的解耦控制带来很大的困难。鉴于这种现状,针对双容水箱系统的软件、硬件和解耦控制算法三个方面进行深入地研究有着较大意义和应用价值。本文依托东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室,开展了双容水箱控制系统的研究,主要工作归纳如下：(1)根据双容水箱液位耦合控制系统的实际结构,利用动态物料平衡原理建立其机理模型,将机理模型在工作点附近进行线性化得到控制器设计模型,并通过参数辨识实验得到机理模型和控制器设计模型的具体参数,为以后控制器设计和仿真提供素材；(2)针对双容水箱控制系统设计了由线性反馈控制器、解耦补偿器和非线性补偿器组成的解耦控制器,并进行了相关的理论分析和仿真研究,然后对仿真结果进行了比较和分析；(3)在Easycontrol控制软件平台上设计并开发了双容水箱系统的专用控制软件,然后对开发的专用控制软件进行了相关的结果测试和分析,验证了所设计的专用控制软件的有效性和可靠性；(4)在双容水箱系统专用控制软件上实现了对双容水箱系统的解耦控制方法的实验研究,最终得到较为满意的双容水箱液位解耦控制效果,并对取得的实验结果进行了控制效果的比较和分析。