儲(chǔ)聯(lián)罐液位切換控制方法研究.pdf

1、液位控制作為過(guò)程控制的一個(gè)重要組成部分，在石油、化工、冶金等工業(yè)流程自動(dòng)化領(lǐng)域占有重要地位。液位控制系統(tǒng)有非線性、不確定性的特點(diǎn)，研究和設(shè)計(jì)使液位系統(tǒng)具有良好性能的先進(jìn)控制方案和控制算法一直是學(xué)者和機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文基于儲(chǔ)聯(lián)罐液位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了液位系統(tǒng)的 PID、模糊和線性二次型調(diào)節(jié)器（linear quadratic regulator—LQR）控制算法，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了液位系統(tǒng)的切換控制算法。
　　首先，建立液位

2、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)液位系統(tǒng)的文獻(xiàn)資料、研究報(bào)告，建立基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的液位系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。為方便液位系統(tǒng)中控制器的設(shè)計(jì)，采用泰勒公式將非線性模型展開(kāi)，給出液位系統(tǒng)的線性模型。
　　然后，圍繞建立的系統(tǒng)的線性模型，提出了 PID控制算法，模糊控制算法和 LQR控制算法。根據(jù)各控制算法的原理，分別設(shè)計(jì)PID控制器的比例、積分、微分控制參數(shù)，模糊控制器的模糊控制規(guī)則、隸屬度函數(shù)和解模糊方法以及 LQR控制器的狀態(tài)加權(quán)矩陣和控制加權(quán)矩陣，給出

3、液位系統(tǒng)的各控制算法的控制器結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)果表明所述的三種控制方法均能使液位系統(tǒng)取得令人較為滿意的控制效果，但 LQR控制算法對(duì)液位系統(tǒng)具有最佳的穩(wěn)定性。
　　最后，在對(duì)比分析所提出的三種控制算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)液位系統(tǒng)在液位初始上升階段模型不確定問(wèn)題并使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，提出了液位系統(tǒng)的模糊和 LQR切換控制方案。利用“分解—合成”的多模型建模策略，將液位系統(tǒng)的工作范圍劃分為多個(gè)工作小區(qū)間，建立系統(tǒng)的多模型集合，基于系統(tǒng)的模型集