过程控制软件：Emerson DeltaV二次开发_（7）.控制策略的优化与定制.docx

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控制策略的优化与定制

在过程控制领域，EmersonDeltaV系统的二次开发不仅是提升系统性能的关键手段，也是实现特定控制需求的重要途径。本节将详细介绍如何通过二次开发来优化和定制控制策略，以满足复杂工业过程控制的需要。我们将从以下几个方面展开讨论：

理解控制策略的基本概念

DeltaV系统的控制策略开发环境

优化控制策略的常用方法

定制控制策略的具体步骤

高级控制策略的实现

案例分析与实践

1.理解控制策略的基本概念

控制策略是指在过程控制系统中，为了实现特定的控制目标而采取的一系列控制措施和方法。这些策略通常包括但不限于：

PID控制：比例-积分-微分控制，是最常用的控制策略之一。

前馈控制：基于过程的前馈信息来调整控制动作，以减少扰动的影响。

自适应控制：根据过程的动态变化自动调整控制参数。

模型预测控制：利用过程模型预测未来的状态，从而提前调整控制动作。

在EmersonDeltaV系统中，控制策略的优化与定制可以通过编写用户自定义功能块（UserDefinedFunctionBlocks,UDFBs）来实现。这些功能块可以集成到DeltaV的控制逻辑中，提供更加灵活和高效的控制方案。

2.DeltaV系统的控制策略开发环境

EmersonDeltaV系统提供了一个强大的开发环境，主要包括：

DeltaVStudio：用于编写和调试控制逻辑的集成开发环境。

DeltaVExplorer：用于浏览和管理DeltaV系统中的各项资源。

DeltaVConfigurator：用于配置系统和模块的工具。

2.1DeltaVStudio简介

DeltaVStudio是一个图形化开发环境，支持多种编程语言和工具，如梯形图（LadderLogic）、功能块图（FunctionBlockDiagram）、结构化文本（StructuredText）等。通过DeltaVStudio，用户可以创建和编辑UDFBs，实现复杂的控制逻辑。

2.2创建UDFB

创建UDFB的步骤如下：

打开DeltaVStudio。

选择项目：在项目浏览器中选择要添加UDFB的项目。

新建UDFB：右键点击项目，选择“New”-“FunctionBlock”-“UserDefinedFunctionBlock”。

定义输入输出：在UDFB的属性窗口中定义输入和输出变量。

编写逻辑：使用支持的编程语言编写控制逻辑。

2.3示例：创建一个简单的UDFB

假设我们需要创建一个UDFB来实现一个简单的PID控制器。

//定义输入输出变量

VAR_INPUT

PV:REAL;//过程变量

SP:REAL;//设定值

Kp:REAL;//比例增益

Ki:REAL;//积分增益

Kd:REAL;//微分增益

END_VAR

VAR_OUTPUT

MV:REAL;//控制输出

END_VAR

VAR

error:REAL;//误差

integral:REAL;//积分项

derivative:REAL;//微分项

lastPV:REAL;//上一次的PV值

lastError:REAL;//上一次的误差

END_VAR

//主控制逻辑

error:=SP-PV;//计算误差

integral:=integral+error*T#1s;//积分项

derivative:=(PV-lastPV)/T#1s;//微分项

MV:=Kp*error+Ki*integral-Kd*derivative;//计算控制输出

//更新变量

lastPV:=PV;

lastError:=error;

3.优化控制策略的常用方法

3.1参数调整

参数调整是优化控制策略中最直接的方法。通过调整PID控制器的比例增益（Kp）、积分增益（Ki）和微分增益（Kd），可以改善系统的响应速度和稳定性。

3.2模型预测控制

模型预测控制（MPC）通过建立过程模型，预测未来的过程状态，并据此调整控制动作。MPC适用于具有复杂动态特性的过程。

3.3自适应控制

自适应控制通过在线监测过程参数的变化，自动调整控制参数。这种方法可以应对过程的非线性和不确定性。

3.4前馈控制

前馈控制通过引入过程的前馈信息，提前调整控制动作，以减少扰动的影