無毒提金新工藝中控制反應(yīng)液PH值的智能復(fù)合控制算法
作者:西安交通大學(xué)(710049) 康榮學(xué) 朱永生 張優(yōu)云 來源:《電子技術(shù)應(yīng)用》 無毒提金新工藝中控制反應(yīng)液ph值 的智能復(fù)合控制算法 摘要:介紹了一種應(yīng)用于無毒提金新工藝中反應(yīng)液ph值控制的智能復(fù)合控制算法。 關(guān)鍵詞:反應(yīng)液ph值 智能復(fù)合控制 隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的迅猛發(fā)展,各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂频囊蟛粩嗵岣?,以單純?shù)學(xué)解析結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的控制理論,其局限性日益明顯,對于一些大型、復(fù)雜和不確定的對象,難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述。即使一些對象能夠建立起數(shù)學(xué)模型,結(jié)構(gòu)也往往十分復(fù)雜,難于設(shè)計和實(shí)現(xiàn)有效控制。近年來十分熱門的自適應(yīng)、自校正控制雖然能在一定程度上解決不確定性問題,但其本質(zhì)上仍然要求對象模型的在線辨識,故算法復(fù)雜、運(yùn)算量大,應(yīng)用范圍受到限制。實(shí)際上,任何一個有效的工業(yè)控制設(shè)計,都不能由控制理論單獨(dú)解決,都隱含著人的直覺推理。原有控制理論單純的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)難以處理有關(guān)對象的一些定性信息,而單純運(yùn)用人的經(jīng)驗(yàn)知識、技巧和直覺推理,也難以滿足對復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。 假如將人的經(jīng)驗(yàn)知識、技巧和直覺推理與控制理論相結(jié)合,把它作為控制理論解決復(fù)雜生產(chǎn)過程的一個補(bǔ)充手段,將使控制理論解決復(fù)雜生產(chǎn)過程有一個突破性進(jìn)展。這種將人的經(jīng)驗(yàn)知識直接參與生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng),稱為智能控制系統(tǒng)。 無毒提金工藝過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程,由于這一工藝過程千變?nèi)f化,干擾不同,對各個參數(shù)的要求不盡相同。如果控制模型過于簡單,則導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)量大、調(diào)節(jié)時間長,造成各個參數(shù)不穩(wěn)定,這些都嚴(yán)重影響無毒提金工藝的生產(chǎn)效率的提高。因而,國內(nèi)外學(xué)者對無毒提金工藝及設(shè)備的自動控制曾做了大量工作,以期能實(shí)現(xiàn)低能耗和高效率的目標(biāo)。常用的控制方案歸結(jié)起來不外乎以下幾種: (1)自適應(yīng)控制(包括模型參考自適應(yīng)控制和自校正控制)方案; (2)最優(yōu)控制方案; (3)pid控制(包括各種變型pid控制)方案。 自適應(yīng)控制方案從理論上講是較先進(jìn)的控制方案,但它基本上適用于工況比較穩(wěn)定的工藝過程。而無毒提金工藝過程各參數(shù)相對很難穩(wěn)定,各參數(shù)將在某一值附近頻繁變化,最需要有效的控制。否則,對無毒提金攪拌設(shè)備控制的經(jīng)濟(jì)效果并不明顯,控制將無多大的意義。 最優(yōu)控制方案是用得最多的一種方案,它是在已知系統(tǒng)高階狀態(tài)方程后通過線性化和降階處理,得出一個較精確的低階狀態(tài)方程,然后以快速性和系統(tǒng)超調(diào)作為控制性能指標(biāo),應(yīng)用最大值原理,得出最佳控制規(guī)律。這種控制策略在系統(tǒng)狀態(tài)方程精確已知時,控制效果很好。 pid控制雖然控制方法較簡單,但它在無毒提金攪拌設(shè)備各個控制參數(shù)變化比較頻繁的控制系統(tǒng)中較為實(shí)用、可靠。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,在參數(shù)選擇合適的情況下,pid控制性能幾乎同最優(yōu)控制效果一樣,有些性能甚至更好些。pid控制需要檢測的參數(shù)全是電量,而電量的檢測遠(yuǎn)比熱量、溫度和化學(xué)成分的檢測容易得多,亦容易實(shí)現(xiàn)。但pid控制具有超調(diào)大、參數(shù)較難確定、對擾動恢復(fù)慢等缺點(diǎn)。 綜合上述分析的種種情況,針對無毒提金工藝過程的工況要求和各個參數(shù)的特點(diǎn)及存在的各種干擾情況,在深入分析其機(jī)理的基礎(chǔ)上,將最優(yōu)控制、模糊控制、pid控制結(jié)合在一起,作者提出一種具有快速性和靈敏性的智能復(fù)合控制方案。 該控制方案既對pid算法加以了改進(jìn)保留,如在傳統(tǒng)pid調(diào)節(jié)中加入新的微分積分作用,對給定值與測量值變化造成的偏差分別采用不同的調(diào)節(jié)方式等,又加入了一些模糊調(diào)節(jié)算法的規(guī)則。在偏差大時,希望攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)各控制參數(shù)能快速跟隨調(diào)整,而對控制精度要求相對降低,所以擬采用快速pid控制方案;當(dāng)偏差趨小時,為了減小超調(diào)量,提高系統(tǒng)的控制精度,擬采用模糊控制為主、最優(yōu)控制為輔的控制