基于廣義預測的蒸氨槽氨壓控制系統研究
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2.4管道模型
忽略氣體傳輸過程中管道損耗，由于輸送管道很長，加上原料氨水反應及氨氣蒸出過程的影響，管道內的氣體傳輸過程必然造成嚴重的純滯后。為便于分析，管道模型可以用
簡化，作為整個廣義對象傳遞時延的獨立環節，主要包括測量滯后、反應滯后、傳輸滯后等，
為純滯后時間，并且各單元模型 不同。2.5蒸氨槽氨壓系統模型
由前面各個單元建立模型，推導蒸氨槽氨壓系統模型：
其中，
為蒸氨槽氨氣壓力，
為供料泵調節的氣體質量流量，
為通過調節閥門的氣體質量流量，
為閥門的開度。令
由上述公式推導得到蒸氨槽氨壓控制系統數學模型為：
引入系統管道模型即延時環節得到：
由上式可知蒸氨槽氨壓主要由供料泵的轉速控制，出口調節閥閥門開度及出口端壓力在一定范圍條件下不變，得到轉速對蒸氨槽氨壓的傳遞函數為形如一階慣性加純滯后環節：
為比例放大系數，
為慣性時間常數，
表示純滯后時間。這三個參數共同描述了被控對象的控制特性。其具體意義如下：慣性時間常數T：被控對象在缺乏控制器調節的情況下，從接受外界輸入時間開始，系統輸出自行到達新的穩態值所需要的時間。它表征了被控對象動態響應的特性，如果時間常數
增大，則相應系統輸出響應后，恢復到新穩態值的時間也會增大。滯后時間
：實際系統控制過程中，當輸入到被控對象的輸入變量發生改變后，系統輸出需要經過一定時間才會響應，使輸出變化，這稱為時延滯后。時滯特性存在于鐵紅蒸氨生產以及許多復雜工業過程控制中，其時間常數決定了被控對象滯后時間的快慢。廣義對象比例放大系數
：這里的廣義對象是指控制系統中不包括控制器的部分，具體有氨壓控制對象，執行結構以及壓力變送器等。比例放大系數屬于靜態增益參數，與時間變化無關。靜態增益的含義為系統輸出重新穩定后之前輸入量的變化與輸出量的變化的比值，在同一輸入作用下，值越大，則系統輸出表變化越大，系統輸出影響對輸入變化較為敏感，而系統被控對象的穩定性較差。相反若值越小，則被控對象的穩定性較好。3蒸氨槽氨壓廣義預測控制
由前面對蒸氨槽氨壓控制過程特性的分析，被控對象為一階慣性加純滯后環節，由于蒸氨過程中外界環境干擾參數變化導致模型失配，常規控制算法顯然對蒸氨過程控制效果不佳。
針對鐵紅蒸氨過程控制中被控對象具有時滯性，并且依賴控制過程的精確數學模型特點，選擇對于模型依賴程度較低、具有自適應能力以及魯棒性較強的預測控制算法GPC。在鐵紅蒸氨槽氨壓控制系統中，利用廣義預測控制的多步預測及控制時域補償時滯，判斷未來的控制作用趨勢，通過滾動優化作用求取當前最佳的控制作用即。同時由于具有模型在線辨識與反饋校正功能，對于參數變化及環境干擾模型失配等具有較強的自適應能力，因此鐵紅蒸氨槽氨壓系統設計靈活方便，具有良好的控制性能和魯棒性[3]。
圖4 蒸氨槽氨壓廣義預測控制系統結構圖
3.1預測模型
假設被控對象基于階躍響應的預測模型向量為
，N為建模時域。當k時刻控制有M個控制增量
時，可算出其未來時刻的輸出值：
3.2滾動優化
式(21)可寫成向量形式：
考慮不希望控制增量變化過于劇烈，因此，k時刻的優化性能指標的向量形式可取為：
將式(3)代入式(4)，并通過極值必要條件dJ(k)/dΔuM=0可求得
，以構成實際控制
作用于對象。下一時刻，它又提出類似的優化問題求出
，即“滾動優化”策略。3.3反饋校正
當k時刻把控制量u(k)施加于對象時，利用預測模型(2)可算出未來時刻的輸出預測值
。但由于實際模型失配及環境干擾等影響，預測值可能偏離實際值[4]。輸出誤差 
采用對e(k+1)加權的方式來修正對未來輸出的預測：
式中：
為權系數組成的N維向量[4]，
為校正后的輸出預測向量。經過移位后即可作為k+1時刻的初始預測值，用向量形式表示即為：
本文引用地址：http://www.j9360.com/article/159353.htm
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