基于内模控制的pid控制系统的研究与应用

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1、北京化工大学硕士学位论文基于内模控制的PID控制系统的研究与应用摘要随着控制技术研究和应用的开发，各大公司相继开发了一些先进控制软件包，这些技术往往以DCS或常规仪表的常规控制(即PID控制)为基础，而且成功的例子都是以保证90％以上的PID回路正常运行为先决条件的。这些充分说明了PID仍旧是当前控制领域中应用最多最基础的算法。因此，PID参数整定就显得相当重要，同时也是先进控制和优化控制的基础。基于内模控制的PID控制器(IMc．PID)不但保持了传统PID控制的特点，还具有内模控制的所有优点，而且它的PI

2、D形式易于为广大工程技术人员接受和理解，并易于采用现代控制硬件(DCS)来实现和改造现有控制系统。在北京化工大学自动化研究所自行开发的IMC．PID软件包的基础上，本课题在理论和算法上作了部分改进。对纯滞后对象设计内模控制器时需要对纯滞后环节近似，论文针对不同对象比较了四种近似方法，并通过仿真，与系统理论输出值作比较，以得到精确度最高的近似方法，保证内模控制器的精确度。提出一种在计算闭环系统传递函数输出时对纯滞后环节计算的改进方法，使得系统输出值精度提高了一个数量级。并且，文中还提出了其它一些避免时滞环节近似

3、的方法。北京化工大学硕士学位论文由于差分方程数学模型可以直接在数字计算机上进行迭代运算，避免了计算复杂的龙格一库塔法，大大减少了仿真运算过程中的计算量。为了对连续系统离散化，论文阐述了数值积分法离散连续系统，通过仿真比较各种常用数值积分法；并阐述了离散相似法离散连续系统，比较不同的采样保持器，总结采样周期选取规律，提出对保持器延迟的不同方式的补偿环节。以国内石化装雹为对象，将IMC．PID软件包应用到实际DCS上，取得了良好效果：在应用过程中，自主总结出现场PID参数整定规律及软件包应用的一些现场经验，对优化

4、控制器，优化控制系统有重要意义。关键词：IMC-PID控制器，纯滞后，离散系统，采样周期北京化工大学硕士学位论文THEAPPLICATIoNANDSTUDYoFPIDCoNTRoLLINGSYSTEMBASEDoNINTERNALMoDELCoNTRoLABSTRACTWith也eresearchanddeVelopmemofcontrollingtheory，agreatnumberofentitieshaVe，ontllebasisofinlplicationofDCSorsomeregularcorl仃

5、01(thatisPIDcontroller)，contirluouslydeVelopedsomeadVallcedprocesscontrolsoRware，90％ofwhichareintllerequisitionofcommonimplememationofPIDloops．Thosearepower血lproofthatPIDalgorimmisstinthemostbasisandmostbeingusedone．Therefore，tullingofPIDcon廿011erpar锄etersi

6、sVeUimportam，anditisalsothebaseforadVaIlcedc咖land叩timizedcontrDl．PIDcontr01lerwhichisonthebasisofimemalmodelcon仃ol，notonlyke印st11echanKteristicsoforiginalPIDcontroller，butalso11asa11廿leadVarltagesofintemalmodelconn．01．WitllPIDfbmat，itcanbeeasilyadoptedaIldu

7、nderstoodbyautIletecllIlicians，beimplementedbyDcS，themodemcontmlliI培hardware，andbeusedtoreconstmctcontrollingsysteminexistence．()nthebasisofIMC—PIDso脚arepackagedevel叩edbyBUCT北京化工大学硕士学位论文automaticinstitutionitself，wemakesomeimproVementsonbothmeo可andalgorimm．

8、WhiledesigningIMCcontrollerformeprocessedwithtimedelay’tllelinkoftimedelayshouldbeapproXimated．W色contrastfburappmximationmethodSwit}lt}leoreticvalueofmeprocessviaemulationtoensuretheexactnessofIMCcomro