基于預測控制算法的三容水箱液位控制.pdf

1、液位是過程控制中的一個重要參數(shù)，控制其達到設(shè)定值或在某一范圍內(nèi)變化，是產(chǎn)品的質(zhì)量和控制性能的保證。三容水箱液位控制是液位控制中的一個典型問題，它具有非線性、時滯等特點，難以建立精確的數(shù)學模型，模擬了工業(yè)中復雜的控制對象。由于其具有大滯后、非線性的特點使得采用常規(guī)的PID控制效果不理想，本文針對上述問題，采用對模型要求低，在線計算方便的預測控制算法對其控制。主要工作如下：
　　1.對國內(nèi)外水箱液位控制的研究現(xiàn)狀和意義作了簡要的介紹，

2、對比了多種控制算法的優(yōu)缺點，確定研究方案，并對幾大類預測控制算法的研究現(xiàn)狀和特點作了進一步介紹。
　　2.基于物料平衡原理，對三容水箱系統(tǒng)進行機理建模，但由于現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)的不確定，難以計算出具體的數(shù)學模型，本文在確定模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先采用小波變換的方法對數(shù)據(jù)去噪，再采用遞推最小二乘法對參數(shù)進行估計，得到數(shù)學模型，并在MATLAB環(huán)境下對模型進行了驗證。
　　3.由于液位是一個慢時變對象，達到穩(wěn)態(tài)的時間較長，導致非參數(shù)模型

3、的維數(shù)較大，計算時間長，影響控制的實時性。為了解決這一問題，將采樣周期小的PID控制與預測控制相結(jié)合，實現(xiàn)串級預測控制，在容易出現(xiàn)擾動的部位后面取出信號構(gòu)成PID閉環(huán)控制。通過對參數(shù)模型與非參數(shù)模型的仿真研究得出，該算法響應(yīng)時間短，對擾動能作出及時快速的響應(yīng)，超調(diào)小，達到穩(wěn)態(tài)的時間較短。
　　4.將串級預測控制應(yīng)用到THJ-3三容水箱液位控制系統(tǒng)中。首先介紹了控制系統(tǒng)的組成，對系統(tǒng)硬件進行設(shè)計，采用兩級控制結(jié)構(gòu)，應(yīng)用OPC技術(shù)實現(xiàn)