工業(yè)過程串級控制系統(tǒng)性能評價.pdf

1、工業(yè)控制系統(tǒng)是生產過程自動化的基礎，在現(xiàn)代化的生產制造中起著至關重要的作用。在實際工業(yè)過程中，控制系統(tǒng)投放運行初期大多處于良好的運行狀態(tài)。但是，由于設備磨損、系統(tǒng)故障等原因，加之缺乏定期的維護，導致了控制系統(tǒng)出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象，不僅會降低企業(yè)的經濟效益，甚至會危害企業(yè)的安全運行。因此，近二十年來控制系統(tǒng)性能評價技術受到了廣大學者的廣泛關注，如何利用閉環(huán)運行數(shù)據(jù)評價當前控制系統(tǒng)性能成為了該領域研究的熱點問題。
　　本文基于子空間辨識

2、技術，在工業(yè)過程單回路控制系統(tǒng)性能評價的基礎上，對串級控制系統(tǒng)性能評價方法進行了研究，主要內容包括:
　　(1)研究子空間辨識技術，總結子空間辨識理論基礎:正交投影理論與斜向投影理論，為子空間辨識技術應用到控制系統(tǒng)性能評價領域奠定了基礎。
　　(2)針對單回路控制系統(tǒng)，利用基于聯(lián)合輸入輸出的子空間辨識方法得到系統(tǒng)的過程模型、噪聲模型與過程延遲。應用最小方差（Minimum Variance，MV）基準與線性二次高斯(Line

3、ar Quadratic Gaussian，LQG)基準評價單回路控制系統(tǒng)。仿真驗證得出了最小方差基準存在控制作用過強，魯棒性較差，評價結果保守的缺點;相反，LQG基準不僅考慮了對輸出方差的要求，同時考慮了控制成本的大小，更加符合生產實際。
　　(3)鑒于LQG基準更加符合生產實際的優(yōu)點，提出了基于LQG基準的串級控制系統(tǒng)性能評價。得到了基于聯(lián)合輸入輸出方法的串級控制系統(tǒng)子空間辨識算法，可以有效地估計過程的對象模型、噪聲模型與當前

4、內環(huán)、外環(huán)控制器模型。同時，提出了控制系統(tǒng)總體最優(yōu)、當前外環(huán)控制器不變設計內環(huán)控制器最優(yōu)和當前內環(huán)控制器不變設計外環(huán)控制器最優(yōu)三種情況，分別評價控制器的總體性能、內環(huán)控制器性能與外環(huán)控制器性能。仿真驗證，基于LQG基準的串級控制系統(tǒng)性能評價方法，不僅可以給出控制器的總體性能，同時可以給出內、外環(huán)控制器的可提升性能，驗證了算法的有效性與實用性。
　　(4)針對單回路控制系統(tǒng)性能評價方法與串級控制系統(tǒng)性能評價方法，利用MATLAB/G