混合煤气管道多变量系统自抗扰解耦控制.pdfVIP

学兔兔 第1期 (总第170期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．1 2012年 2月 MECHANICAL ENGlNEER】NG AUT()MATION Feb． 文章编号：1672-64]3(2012)01—0001—03 混合煤气管道多变量系统自抗扰解耦控制鬻 陈至坤，张瑞成，武 旭 (河北联合大学 电气工程学院，河北 唐山 063009) 摘要：针对煤气混合蝶阀串联系统具有强耦合、不确定性、干扰因素多、非线性等特点，应用自抗扰控制 (ADRC)静态解耦和扩张状态观测器 (ESO)动态解耦技术，给出一种适用于煤气混合蝶阀串联系统的 ADRC角军耦设计方案。为提高系统的响应速度，减少计算量．控制系统去掉跟踪微分器 (TD)·并且ESO 和NF(：非线性反馈)采用线性函数的ADRC。仿真结果表明，该控制方案不仅解耦效果优良。而且具有较 好的跟踪性能和抗扰动能力。 关键词：煤气混合；自抗扰控制；扩张状态观测器；解耦；多变量系统 中图分类号：TP273 文献标识码：A 0 引言 1 煤气混合过程双蝶阀串联系统数学模型 煤气是钢铁和有色金属冶炼企业的重要生产原 由于焦炉阀门和高炉阀门压力分配的基本思想一 料，来自高炉和焦炉的煤气分别经过两道蝶阀后混 致，本文以焦炉阀门组为例，蝶阀串联系统如图1所 合，再经过加压机加压后成为生产应用的混合煤气。 示。图中P。为1号阀门前焦炉煤气压力，P 为2号 在煤气混合的过程中，蝶阀的开度不仅影响流量，而 阀门前焦炉煤气压力，P 为2号阀门后焦炉煤气压 且影响压力，流量调节与压力调节之间存在着严重的 力， 、“ 分别为l号阀门和2号阀门的开度，Q为 耦合，同时4道蝶阀之间的调节也互相影响，由此 管道内焦炉煤气的流量。 说明系统存在着强烈的耦合现象。目前，煤气混合 p0 p 口 p2 过程的控制方法主要有压力和热值双回路调节、前 u， u2 馈补偿解耦以及智能解耦3种。前两种控制方法由 图l 焦炉煤气蝶阀串联系统 于存在局限性，控制效果比较差[1 ]。随着智能控 依据文献 E53，压力一流量过程可以表述为： 制理论的发展，任海龙等[3,43提出了煤气混合智能 Q一甜 (户。一 )一 。(户 一 )： U I U 2 × 解耦控制策略。但由于串联在高炉煤气管道上的两 个阀和串联在焦炉煤气管道上的两个阀之间的距离 ( 。一 2)。 ……………………………………… (1) 很近，因此，这是一个典型的强耦合系统。文献 两个回路都处于开环时，被调流量Q对“ 的增 [3，4]对此没j 进行详细设计，文献 [1]虽然根 益即第一放大系数为： 据前馈补偿方法对两个蝶阀系统进行了解耦，但系