基于迭代学习的胶粘剂生产过程温度控制研究
摘要
本文主要研究胶粘剂生产过程反应釜的温度控制,在分析该生产过程温度变化特点及控制难点,总结不同温度控制策略和不同控制算法具有不同控制精度原因的基础上,将PID理论的知识表达与迭代学习控制的学习能力有机地结合起来,提出了一种基于迭代学习的PID控制方法。该方法针对反应釜温度控制的可重复性、反应釜模型的不确定性等特点,通过反复应用先前试验得到的信息来获得能够产生期望输出轨迹的控制输入,以改善控制质量。
关键词:过程控制;数学建模;温度控制;迭代学习;PID;PCI2003
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胶粘剂是生产人造板的重要材料。胶粘剂生产过程属聚合反应,在影响胶粘剂聚合反应的诸多因素中,最重要的是生产过程的温度控制,温度控制的品质会直接影响产品质量。聚合反应过程既是化学反应过程,又是物理变化过程,聚合机理复杂,表现出非线性、时变、时滞、被控对象模型不确定等特点,对这类工业过程建立精确的数学模型非常困难。单纯的经典PID控制在胶粘剂生产过程的温度控制上难以取得好的控制效果。

本文主要研究胶粘剂生产过程反应釜的温度控制,在分析该生产过程温度变化特点及控制难点,总结不同温度控制策略和不同控制算法具有不同控制精度原因的基础上,将PID理论的知识表达与迭代学习控制的学习能力有机地结合起来,提出了一种基于迭代学习的PID控制方法。该方法针对反应釜温度控制的可重复性、反应釜模型的不确定性等特点,通过反复应用先前试验得到的信息来获得能够产生期望输出轨迹的控制输入,以改善控制质量。

采用最小二乘法对被控对象分别建立纯滞后一阶和二阶惯性数学模型。基于MATLAB的仿真实验表明两个模型均可获得较好的拟合结果。

MATLAB平台下分别对经典PID控制和迭代学习PID控制进行仿真比较。仿真结果表明:迭代学习PID控制具有更小的超调,无振荡,平稳性好,达到稳定状态的时间短,稳态误差小,其动态特性和静态特性均为最优,由此验证了迭代学习PID这种控制方法应用于胶粘剂生产过程这一复杂系统温度自动控制的可行性。

为了进一步的研究,设计了相应的样机系统。该系统基于PCI2003数据采集卡,能实现数据的采集、分析和保存,迭代学习控制算法实现,对执行机构的控制。开发了流程显示,棒状图显示,报警日志,参数查询,手动/自动控制切换,和系统设置界面。

 

合作编辑者:王凤
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