镀层厚度系统DMC 串级控制仿真研究

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1、镀层厚度系统DMC串级控制仿真研究姚刚霞（武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430080）摘要本文就动态矩阵预测控制技术（DMC）在连续热镀锌生产线的锌镀层厚度自动控制的实际应用进行了有益的探索。力求将当今世界最先进的控制技术之一的DMC技术应用到热镀锌线上，使该类型生产线走出常规PID控制技术的历史，并实现控制软件国产化，打破外国公司对新型控制技术的垄断，达到改善国产镀锌板质量，降低生产成本，提高企业竟争力的目的。关键词动态矩阵控制、预测控制、热镀锌镀层控制、DMC—PID中图分类号：TP273，文献标识码:ASimul

2、ationResearchingOnDynamicMatrixPredictiveControlForZnCoatingControlYaoGangxia(WuhanUniversityofscience&Technology)Abstract：ThispaperdiscussedtheapplicationresearchingofDynamicMatrixPredictiveControlforZncoatingcontrolsystemoncontinuehotZncoatinglineincoldrollingmill

3、plant,triedtofindoutanewcontrolmerhodwhichcanbeinsteadofoldtriditionPIDcontroltechnologyforZnhotcoatinglinecontrol.forimprovingthequalityofproducts,forreducingthecostofproducts.KeyWords：DynamicMatrixControl、PredictiveControl、DMC－PID一、引言镀锌薄板有一个精确符合要求的镀层，其不仅是购买和使用镀锌板的

4、用户所关心的问题，而且从经济利益来看也是生产厂家所关心的问题。世界各国热镀锌钢板生产厂家无不费尽心机，在产品质量满足顾客要求的前提下，千方百计降低锌的消耗量。而热镀锌生产线节锌的关键则在于气刀自动控制系统的优劣，欧、美等发达国家的生产厂家在改善气刀自动控制方面投入了大量的精力作了大量的研究，最现代化的镀锌线开始使用计算机控制系统。采用参数在线估计和最优预测控制方法。我们在武钢镀锌线上亦采用动态矩阵预测控制DMC－PID串级自动控制系统，尽可能使节锌能力接近用户极限值，并且显著改善镀层厚度的均匀性。本文结合镀锌工艺控制、借鉴常规

5、自动控制理论的串级控制的思想，提出将动态矩阵预测控制结合到串级控制结构中，形成一种较新颖的控制模式。二、动态矩阵预测DMC－PID串级控制热镀锌控制系统通常会受到干扰的影响。如：作业率、环境的变化、采用偏差调节的反馈控制，虽然在一定程度上可以克服干扰，但不够及时，这是因为它只有在偏差产生后才改变控制作用，带有一定的波动性，对于较大的扰动或在有时滞的情况下，往往因反应不及时而导致控制品质下降，人们为了克服这一缺点，通常采用前馈补偿控制的方法。在动态矩阵控制中，如果遇到了这类传递关系已知的可测量干扰，则其算法无需作较大的改变就可以

6、达到补偿控制的目的。但在实际系统中，还存在着大量的不确定和影响不清楚的干扰，而这些干扰亦无法用前馈补偿方法予以消除，而只能依靠DMC算法中的反馈校正环节作出进一步的补偿，即在干扰引起误差后用误差预测的方法予以修正。这在算法上是通过合理选择校正系数实现的。～11设在k+1时刻，系统的实际输出为Y(k+1)，并与预测输出值Yp(k+1/k)进行比较，构成预测误差：～e(k+1)=Y(k+1)-Yp(k+1/k)..........(2.1)显然这一误差反映了模型中未包含的各种不确定因素。由于预测误差的存在，以后各时刻输出值的预测也

7、应在模型预测的基础上加以校正，若对e(k+1)选择合适的加权修正系数hi(i=1,2,...,N)，得到：～Ycor(k+i/k+1)=Yp(k+i/k)+hi[e(k+1)]..........(2.2)(i=1,2,...,N)式中：hi称为预测误差修正系数。或记为向量形式为～～Ycor(k+1)=Ypo(k)+A△u(k)+H[e(k+1)]..........(2.3)式中：A称为动态矩阵，由描述系统动态特性的阶跃响应系数组成；△u(k)为控制增量；H为误差校正向量：┌h1┐H=│┆│└hn┘误差校正向量H的选择不取决

8、于其它设计参数，它仅在对象受到不可知扰动或存在模型误差，使得预测的输出值与实际值不一致时才起作用。在选择校正系数H时，一般都求得一个择中的方案，即既兼顾抗扰的快速性，又兼顾系统的鲁捧性。但是在实际应用系统中，为了增强控制的鲁捧性，往往会使动态矩阵控制的抗干扰性不够理想，由于动