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控制回路中迟滞（Stiction）的检测与控制

作　者: 陈才
导　师: 任正云
学　校: 东华大学
专　业: 系统工程
关键词: 控制回路迟滞建模检测控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
引　用: 0次
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内容摘要

流程工业中控制系统本质上是非线性的,线性系统比较少见,一般研究时将非线性过程近似为线性过程。在控制回路中,阀门是最常使用的执行机构,其性能将会影响控制回路的控制效果。据统计,流程工业过程中有大约30%的回路处于振荡状态,其中1/3是由于调节阀(执行机构)迟滞所引起的。所以,迟滞是流程工业控制过程中最普遍的阀门问题,它的存在严重影响了控制系统良好性能的执行。迟滞的控制对提高控制回路的准确性、稳定性具有重要的意义。而到目前为止在相关领域的研究还比较少,近年来虽然国外的一些学者对迟滞的建模与检测提出了各种各样的理论和方法。但到今天为止,很少有人研究迟滞的控制问题。在分析国外学者建立的迟滞模型的基础之上,分析了多种模型的优缺点,并提出了一种能够比较准确反映真实阀门特性的迟滞模型。同时研究了国外学者关于调节阀迟滞的检测方法,这些理论与方法在快速性、准确性以及简单性等方面存在着一个或多个局限性,从而限制了这些理论与方法的应用前景。同时研究了一种基于系统辨识的迟滞的检测方法。该方法是运用控制回路在闭环操作时控制器输出OP以及过程变量PV的数据,采用最小二乘辨识方法,闭环辨识控制回路是否存在调节阀迟滞。针对流程工业中控制回路的振荡问题,着重研究调节阀的迟滞影响,并分析了Hagglund关于迟滞的补偿控制方法,同时提出了新的控制方法。这些新方法能够有效地降低控制回路的振荡振幅。通过Matlab软件对所建立的迟滞模型及控制方法进行仿真分析,仿真结果标明了该迟滞模型的合理性及迟滞控制方法的有效性与准确性。该研究成果不仅可以对调节阀的迟滞进行检测与控制,而且能提高产品质量、降低能耗、保持过程稳定以及降低操作强度等。迟滞的控制不仅能过填补我国在该领域的空白,而且应用领域广,应用前景巨大,能够大幅度地提高流程工业的经济效益。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 绪论  11-15
  1.1 引言  11-12
  1.2 迟滞研究的目的与意义  12-13
  1.3 国内外迟滞研究的发展动态  13-14
  1.4 论文主要内容及章节安排  14
  1.5 本章小结  14-15
2 迟滞模型  15-28
  2.1 引言  15-17
  2.2 传统的物理模型  17-18
  2.3 简单的迟滞模型  18-19
  2.4 Kano模型  19-22
  2.5 本文所采用的迟滞模型  22-27
  2.6 本章小结  27-28
3 迟滞的检测  28-49
  3.1 引言  28-29
  3.2 Horch方法  29-31
  3.3 Rossi方法  31-32
  3.4 Kano方法  32-33
  3.5 Choudhury方法  33-36
  3.6 先进迟滞检测方法  36-48
  3.7 本章小结  48-49
4. 迟滞的控制  49-60
  4.1 引言  49-50
  4.2 Hagglund方法  50-53
  4.3 开环噪声控制  53-56
  4.4 滞环控制  56-57
  4.5 PI控制  57-59
  4.6 本章小结  59-60
5 结论与未来研究方向  60-61
参考文献  61-64
附录  64-72
  附录A 适合检测的迟滞模型程序  64-66
  附录B 先进迟滞检测方法程序  66-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73

控制回路中迟滞（Stiction）的检测与控制

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