一类工业过程双网运行反馈控制方法及仿真实验

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工业过程运行优化控制的目标之一是将产品在加工过程中的经济指标控制在目标值范围内。传统的运行控制只能采用人工设定设备层回路设定值的控制方式,即运行层开环,但是由于人工控制不能及时准确地随工况调整设定值,难以将工艺指标控制在目标值范围内,甚至会造成工况故障。为应对运行层开环的问题,本文针对一类可描述为线性时不变模型的工业过程设计了基于模型预测控制的双网运行反馈控制方法以自动设定设备层回路设定值。在控制器设计和稳定性证明时,还考虑了网络传输过程中可能出现的数据丢包、网络噪声等问题。同时与传统运行控制方法对比控制效果,再通过大量的仿真实验与运行优化控制实验平台上的半实物仿真实验进行控制算法验证。论文主要工作与贡献如下:1.对双网运行反馈控制进行问题描述,针对网络不可靠通信的特性建立数学模型。分别建立网络丢包,网络噪声和网络延时下的双网运行反馈控制器设计模型。2.设计设备层带稳定裕度LQR控制器,使设备层输出跟踪回路设定值,并使收敛速度可调。采用实时优化方法寻找设备层静态优化设定值。在同时考虑网络丢包和网络噪声的情况下,设计模型预测控制器以动态补偿设定点,保证系统跟踪预定经济指标。再进行相关随机稳定性分析。3. 以浮选过程为背景,在Matlab环境和运行优化控制半实物平台上分别进行仿真实验,与传统运行控制方法进行比较分析,验证本文方法的有效性。并进行仿真实验以分析严重的网络丢包、网络噪声和网络延时对系统稳定性的影响。
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