预测模糊控制优化的废塑料炼油裂解炉炉膛压力控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105807635A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610311430.4(22)申请日2016.05.11(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人王玉中张日东张俊锋(74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司33100代理人王佳健(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称预测模糊控制优化的废塑料炼油裂解炉炉膛压力控制方法(57)摘要本发明公开了一种预测模糊控制优化的废塑料炼油裂解炉炉膛压力控制方法。本发明首先基于裂解炉炉膛压力对象的阶跃响应数据建立炉膛压力对象的模型，挖掘其基本的对象特征；然后依据预测函数控制的特性去整定相应的PID控制器的参数；最后对裂解炉炉膛压力对象实施PID控制。本发明在继承了预测函数控制和模糊控制优良性能的同时也保证了形式简单并满足实际工业过程的需要。CN105807635ACN105807635A权利要求书1/2页1.预测模糊控制优化的废塑料炼油裂解炉炉膛压力控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤；步骤1、通过裂解炉炉膛压力对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型，具体是：1.1将过程的比例积分微分控制器停留在手动操作状态，操作拨盘使其输出有阶跃变化，记录仪表实际过程的输出值，将实际过程输出值其中，yp(∞)是比例积分微分控制器的输出有阶跃变化时的实际过程输出yp(k)的稳态值；1.2选取满足以及的两个计算点k1和k2，依据下式计算过程对象的模型参数Km,T,τ：Km＝yp(∞)/qT＝2(k1-k2)τ＝2k1-k2最后得到的过程对象的传递函数为：其中，q为过程的比例积分微分控制器输出的阶跃变化幅度，G(s)为过程对象的传递函数，s为拉普拉斯变换算子，Km为模型的增益系数，T为模型的时间常数，τ为模型的滞后时间参数；步骤2、设计过程对象的PID控制器预测部分，具体是：2.1对得到的传递函数在采样时间Ts下加一个零阶保持器离散化，得到离散模型为：ym(k)＝amym(k-1)+Km(1-am)u(k-L-1)其中，ym(k)为k时刻的过程对象模型预测输出，u(k-1-L)为k-L-1时刻的被控对象的控制输入，Ts为采样时间，L为离散传递函数模型的时滞，L＝τ/Ts；2.2计算过程对象去掉纯滞后以后在预测函数控制下的第P步预测输出，形式如下：ymav(k)＝amymav(k-1)+Km(1-am)u(k-1)其中，P为预测步长，ymav(k+P)为k时刻去掉纯滞后的过程对象在预测函数控制下的第P步预测输出，ymav(k)为k时刻去掉纯滞后的过程模型输出；2.3修正当前时刻的实际输出得到包含未来预测信息的新的过程实际输出值，形式如下：ypav(k)＝yp(k)+ymav(k)-ymav(k-L)其中，ypav(k)为校正得到的k时刻包含未来预测信息的新的过程输出值，yp(k)为k时刻的实际输出值；步骤3、设计被控对象PID控制器的自适应调整部分，具体是：3.1通过PID控制器获取经验PID参数3.2构建模糊控制器，模糊控制器包括模糊器，模糊推理机、数据库、规则库和解模糊2CN105807635A权利要求书2/2页器；模糊控制器的建立方式如下：3.2.1模糊语言变量的确定将压力偏差e(t)和压力偏差的变化率△e(t)作为模糊控制器的输入语言，△Kp,△Ki,△Kd为输出语言；其变化范围定义为模糊机上的基本论域：[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6]；其模糊子集为e(t)，△e(t)＝{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},其子集分别表示为：负大、负中、负小、正小、正中、正大；将基本论域的量进行离散化然后进行模糊处理，如果输入语言范围在基本论域内，通过线性变化公式进行转化，公式如下：3.2.2确定隶属度函数，选取运算较为简单的三角形隶属度函数；3.2.3建立模糊规则库当系统偏差较大时，为了加快响应速度，同时避免超调与积分饱和，这时应该选取较大的Kp，中等的Kd以及较小的Ki；当系统偏差较小时，为了保证系统的稳定性，应该取较小的Kp和Ki，较大Kd；根据规则分析，制定出模糊规则表；以上步骤3.2是在控制系统开始运行后，将给定压力和当前压力做差分运算，根据差值的大小、方向、变化趋势，通过模糊推理机作出决策，经过解模糊器处理得出相应PID增益参数△Kp,△Ki,△Kd；3.3将经验PID参数和设定值输入模糊自整定PID控制器；3.4将压力偏差e(t)和压力偏差的变化率△e(t)作为模糊控制器的输入，在模糊控制器内经过模糊化、映射模糊规则库、解模糊处理，得出一