廣義預(yù)測(cè)控制在超導(dǎo)腔低溫系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、從2003年3月開始，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)重大改造項(xiàng)目(簡(jiǎn)稱BEPCⅡ)中低溫系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)正式啟動(dòng)。由于在改造中加入了超導(dǎo)設(shè)備，所以低溫系統(tǒng)成為BEPCⅡ項(xiàng)目中的關(guān)鍵部分。其中超導(dǎo)腔低溫恒溫器的液氦液位是BEPCⅡ低溫系統(tǒng)中關(guān)鍵的控制變量。 超導(dǎo)腔低溫恒溫器液氦液位系統(tǒng)是一個(gè)大慣性(大的動(dòng)態(tài)時(shí)間常數(shù))系統(tǒng)。國際上類似的系統(tǒng)采用的是PID控制方式，但是PID控制方式對(duì)這一類控制過程反應(yīng)比較遲鈍，許多干擾因素都會(huì)引起液氦液位較大的波

2、動(dòng)。液位的波動(dòng)將造成超導(dǎo)腔頻率的偏移，從而導(dǎo)致超導(dǎo)腔的性能下降。由于PID控制方式的局限性，近幾年人們開始嘗試使用一些高級(jí)的、智能的控制算法，預(yù)測(cè)控制就是其中的一種。預(yù)測(cè)控制由于自身的特點(diǎn)在一般的工業(yè)液位控制中表現(xiàn)出非常好效果。本文研究了預(yù)測(cè)控制算法中的廣義預(yù)測(cè)控制(GPC)算法在超導(dǎo)腔低溫恒溫器液氦液位控制系統(tǒng)中的控制效果，并和常規(guī)PID控制算法的控制效果進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明在超導(dǎo)腔低溫恒溫器液氦液位控制中GPC算法在抑制液氦液位波

3、動(dòng)、快速性、魯棒性等方面比PID算法表現(xiàn)出更好的控制性能。普通的GPC算法由于其計(jì)算量大，應(yīng)用在實(shí)時(shí)控制中比較困難，所以本文在已有的快速算法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加以改進(jìn)，基本解決了GPC的實(shí)時(shí)性問題。為了使GPC控制算法更接近實(shí)際應(yīng)用，本文將所研究的GPC算法用于一套半實(shí)物仿真平臺(tái)試驗(yàn)中。GPC控制算法采用人機(jī)交互使用的圖形界面軟件Labview在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)和PLC之間通過OPC服務(wù)器的方式以達(dá)到實(shí)時(shí)通信的目的。通過半實(shí)物仿真得到了G