CN108181804A - Mpec三级液位系统控制算法 - Google Patents
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Abstract
MPEC三级液位系统控制算法。现有的一般PID控制反馈信号与设定值存在严重的时间错位现象，引起控制系统不稳定。本发明的MPEC三级液位系统控制算法，待系统稳定，对三级液位时滞系统进行控制，k时刻控制器的输出为单输入单输出一级、二级和三级系统的输入，控制液体通过各级储罐的入口到进入罐内以及数据的采集时间，使阶跃响应等效系统与三级液位系统输出响应相对于输入量的变化呈现一致性，同时对阶跃响应等效系统的输出值和设定值进行时间d的延迟。本发明具有适应性强、响应速度快、超调小、调节时间短，鲁棒性强等特点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种MPEC三级液位系统控制算法。
背景技术：
在三级液位系统中，由于液体从三级储罐的入口处到罐内经过管道连接以及系统采集分析液位信息存在一定的时间消耗等因素，系统的输出量液位高度变化相对于它们的入口流量存在时间滞后，所以一般PID控制反馈信号与设定值存在严重的时间错位现象，引起控制系统不稳定。
发明内容：
本发明的目的是提供一种MPEC三级液位系统控制算法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种MPEC三级液位系统控制算法，所述的MPEC三级液位系统控制算法为：三级液位系统的控制输入量与卧式圆储罐、高位非线性计量罐和釜式反应器的液位输出响应呈滞后对应关系，首先控制液位L1使它稳定到50%左右，二级液位L3稳定到lm左右，三级液位L4稳定在1.1m左右，液罐的液位传感器检测液位与给定液位比较，产生偏差，通过DMC-TCPA控制器控制调节出口流量，达到稳定液位的效果，其次选择用三个单回路分别对每一级液位进行控制，防止上一级流量的变化形成下一级的扰动，上游液位失控，下游液位也将发生紊乱，当有扰动时各级液位都能快速准确的恢复到稳态工作点，以免液位超限或防空，同时对建立的单输入单输出一级系统、二级系统和三级系统模型分别用阶跃等效模型作为它们的参考模型，构成模型参考自适应控制系统，将k时刻的阶跃响应等效系统输出和设定值同时滞后d时刻，使控制器输出与系统输出信息在时间上进行对应，使系统稳定，对三级液位时滞系统进行控制，k时刻控制器的输出为单输入单输出一级、二级和三级系统的输入，控制液体通过各级储罐的入口到进入罐内以及数据的采集时间，使阶跃响应等效系统与三级液位系统输出响应相对于输入量的变化呈现一致性，同时对阶跃响应等效系统的输出值和设定值进行时间d的延迟，时刻的选择由d决定，
具体实现步骤为：
步骤一、根据阶跃响应等效系统输出，求得误差值；
步骤二、修正阶跃响应系数、；
步骤三、计算控制增量；
步骤四、计算控制量:；
步骤五、计算两个系统的响应输出；
步骤六、返回。
有益效果：
本发明针对时间错位现象这一问题，提出了基于动态矩阵时间对应控制算法( DM-TCPA)来解决，消除了时间滞后导致信息错位的现象，改善了系统的稳定性。动态矩阵控制可以根据过去和现在的输出来预测未来的输出，具有适应性强、响应速度快、超调小、调节时间短，鲁棒性强等特点，被认为是适合于时滞过程的控制，可以说动态矩阵控制具有与生俱来的克服滞后的优点，而对时滞系统在时间上进行信息对应，在控制过程中不断的对阶跃响应参数进行修正，可以更好的逼近时滞系统的动态特性，所以把它们相结合形成了基于动态矩阵的时间对应控制策略。
具体实施方式：
具体实施方式一：
本实施方式的MPEC三级液位系统控制算法，所述的MPEC三级液位系统控制算法为：三级液位系统的控制输入量与卧式圆储罐、高位非线性计量罐和釜式反应器的液位输出响应呈滞后对应关系，首先控制液位L1使它稳定到50%左右，二级液位L3稳定到lm左右，三级液位L4稳定在1.1m左右，液罐的液位传感器检测液位与给定液位比较，产生偏差，通过DMC-TCPA控制器控制调节出口流量，达到稳定液位的效果，其次选择用三个单回路分别对每一级液位进行控制，防止上一级流量的变化形成下一级的扰动，上游液位失控，下游液位也将发生紊乱，当有扰动时各级液位都能快速准确的恢复到稳态工作点，以免液位超限或防空，同时对建立的单输入单输出一级系统、二级系统和三级系统模型分别用阶跃等效模型作为它们的参考模型，构成模型参考自适应控制系统，将k时刻的阶跃响应等效系统输出和设定值同时滞后d时刻，使控制器输出与系统输出信息在时间上进行对应，使系统稳定，对三级液位时滞系统进行控制，k时刻控制器的输出为单输入单输出一级、二级和三级系统的输入，控制液体通过各级储罐的入口到进入罐内以及数据的采集时间，使阶跃响应等效系统与三级液位系统输出响应相对于输入量的变化呈现一致性，同时对阶跃响应等效系统的输出值和设定值进行时间d的延迟，时刻的选择由d决定，
具体实现步骤为：
步骤一、根据阶跃响应等效系统输出，求得误差值；
步骤二、修正阶跃响应系数、；
步骤三、计算控制增量；
步骤四、计算控制量:；
步骤五、计算两个系统的响应输出；
步骤六、返回。
具体实施方式二：
与具体实施方式一不同的是，本实施方式的MPEC三级液位系统控制算法，步骤三所述的计算控制增量为：三级液位时滞系统输出误差，为设定值，为对象输出检测值，控制器输出作为两个系统的输入，且当阶跃响应等效系统和大时滞系统匹配时，这两个系统输出与输入的关系呈现一致性，时刻控制器输出修正量 。
具体实施方式三：
与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的MPEC三级液位系统控制算法，步骤四所述的计算控制量:为：设时刻至时刻控制器输出都是合适的，使时刻以前被控对象的输出误差都在允许范围之内。时刻对象输出误差主要是由时刻不合适引起的，进行修正，使时刻对象输出误差控制在允许范围之内，得，对控制器进行了修正，改善三级液位系统的控制效果。
Claims (3)
1.一种MPEC三级液位系统控制算法，其特征是: 所述的MPEC三级液位系统控制算法为：三级液位系统的控制输入量与卧式圆储罐、高位非线性计量罐和釜式反应器的液位输出响应呈滞后对应关系，首先控制液位L1使它稳定到50%左右，二级液位L3稳定到lm左右，三级液位L4稳定在1.1m左右，液罐的液位传感器检测液位与给定液位比较，产生偏差，通过DMC-TCPA控制器控制调节出口流量，达到稳定液位的效果，其次选择用三个单回路分别对每一级液位进行控制，防止上一级流量的变化形成下一级的扰动，上游液位失控，下游液位也将发生紊乱，当有扰动时各级液位都能快速准确的恢复到稳态工作点，以免液位超限或防空，同时对建立的单输入单输出一级系统、二级系统和三级系统模型分别用阶跃等效模型作为它们的参考模型，构成模型参考自适应控制系统，将k时刻的阶跃响应等效系统输出和设定值同时滞后d时刻，使控制器输出与系统输出信息在时间上进行对应，使系统稳定，对三级液位时滞系统进行控制，k时刻控制器的输出为单输入单输出一级、二级和三级系统的输入，控制液体通过各级储罐的入口到进入罐内以及数据的采集时间，使阶跃响应等效系统与三级液位系统输出响应相对于输入量的变化呈现一致性，同时对阶跃响应等效系统的输出值和设定值进行时间d的延迟，时刻的选择由d决定，
具体实现步骤为：
步骤一、根据阶跃响应等效系统输出，求得误差值；
步骤二、修正阶跃响应系数、；
步骤三、计算控制增量；
步骤四、计算控制量:；
步骤五、计算两个系统的响应输出；
步骤六、返回。
2.根据权利要求1所述的一种MPEC三级液位系统控制算法，其特征是:步骤三所述的计算控制增量为：三级液位时滞系统输出误差，为设定值，为对象输出检测值，控制器输出作为两个系统的输入，且当阶跃响应等效系统和大时滞系统匹配时，这两个系统输出与输入的关系呈现一致性，时刻控制器输出修正量。
3.根据权利要求1或2所述的一种MPEC三级液位系统控制算法，其特征是:步骤四所述的计算控制量:为：设时刻至时刻控制器输出都是合适的，使时刻以前被控对象的输出误差都在允许范围之内；时刻对象输出误差主要是由时刻不合适引起的，进行修正，使时刻对象输出误差控制在允许范围之内，得，对控制器进行了修正，改善三级液位系统的控制效果。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201711219159.2A CN108181804A (zh) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Mpec三级液位系统控制算法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201711219159.2A Pending CN108181804A (zh) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Mpec三级液位系统控制算法 |
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| CN (1) | CN108181804A (zh) |
Citations (5)
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| CN103116283A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-22 | 杭州电子科技大学 | 一种非自衡对象的动态矩阵控制方法 |
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-
2017
- 2017-11-28 CN CN201711219159.2A patent/CN108181804A/zh active Pending
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈文静: "MPCE实验装置三级液位系统建模与控制算法研究", 《中国优秀硕博士学位论文全文数据库（硕士） 信息科技辑》 * |
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