【摘 要】
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PID控制器已广泛应用于各种工业过程控制中。但随着工程系统的日益复杂化和对控制要求的精确化,以及实际存在的时滞性、时变性、不确定性等因素,使得许多场合下PID控制难以尽
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PID控制器已广泛应用于各种工业过程控制中。但随着工程系统的日益复杂化和对控制要求的精确化,以及实际存在的时滞性、时变性、不确定性等因素,使得许多场合下PID控制难以尽如人意。同时,尽管现代控制理论给出了许多理论上很完美的方法,可是在现实应用中成功率并不高。由此,本文引出了一种简单实用的控制算法:ITGC(Intelligent Track Guiding Control)——智能轨迹导引控制。PID控制存在两个最主要的缺陷。其一是在阶跃给定的初始阶段因偏差过大引起控制紊乱;其二是实际工业应用中由于微分项对干扰的放大而难以起到超前的控制效果。ITGC控制是采用一阶惯性环节的阶跃响应曲线取代阶跃给定,使被控参数值与给定目标值之间的误差限于可达范围内,将传统的“目标控制”过渡到“过程控制”;得到调节过程中不同时刻的位置给定和速度给定;测取被控参数位置值和利用微分反馈得到被控参数速度值;增量式组合速度差与位置差输出,让系统跟随导引曲线快速平稳的达到设定目标值。ITGC控制算法中包括三个参数:时间系数T、位置系数A_p和速度系数A_v。根据被控对象特性和控制强度,可整定和估计获取T;根据对被控参数响应的位置和速度的要求,A_p、A_v可依据分配系数(F_p)和强度系数(Q_d)进行整定。结合工业现场“稳、准、快”的具体控制要求,以“在尽可能短的时间内用尽可能小的控制量变化使被控量达到给定值”为原则,提出新的评价指标——求取时间和绝对偏差之积与时间和控制量增量之积的和,并以其对时间积分最小为佳(ITAEU)。在实验室进行温度控制对比表明,ITGC控制与PID控制达到稳态的时间基本相同,但超调比PID减小50%甚至实现零超调、控制器动作量可达PID控制的1/4,验证了其优越性。在具备大惯性、大滞后特性的锅炉控制工业现场,ITGC控制在水位、压力、燃烧三大系统中取得了良好控制效果,使锅炉控制系统得以实现更高的自动化程度,使工业控制上了一个新的台阶。
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