基于内模控制理论的参数整定.pdf

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1、第49卷第2期石油化工自动化Vo1．49，No．22013年4月AUT0MATIONINPETRO-CHEMICALINDUSTRYApri1，2013基于内模控制理论的参数整定王民涛1，谢克明2(1．中国平煤神马集团，河南平顶山467000；2．郑州电力高等专科学校，郑州450004)摘要：针对典型的复杂控制回路中控制周期长、滞后时间长、超调度过高等弊端，引人了先进内膜控制理论的概念。以某有机化工装置的进料系统为控制对象，采用先进内模控制理论，建立适应的数学模型，结合内膜PID技术整定参数，并与采用常规控制理论的效果加以比较，验证其对典型复杂控制回路的适应性。实践证明

2、，内模控制理论具备较好的实用性。关键词：常规控制理论内模控制理论典型回路组态整定中图分类号：TP273文献标志码：B文章编号：1007—7324(2013)02—0065—021内模控制理论的定义单回路调节系统通过控制己二腈进料阀控制内模控制理论的原理，源于20世纪90年代末D160液位的稳定，如图2所示。期黑箱理论的深化，是以控制对象的结果反推实现条件的过程，并建立对应的数学模型，对结果进行预估，形成快速响应机制。由于常规控制理论的局限，典型控制回路的组态与参数整定及使用效果不够理想，主要表现在整定周期长、抗干扰能力差等方面。针对这些不足，笔者在新建项目中，利用新颖的

3、内模控制理论，成功地克服了以上问题，保证了生产系统的稳定和产图1双闭环比值调节回路示意品质量的提升。文中针对基于内模控制理论的典型控制回路的参数整定加以分析。2典型回路的基本控制方案2．1工艺要求在某大型化工项目中，原料混合罐D160作为加氢反应器R310的给料缓冲，在整个生产过程中图2液位闭环调节系统示意占有重要的地位。能否保证氢氧化钠(NaOH)、乙3控制回路调节器PID参数整定醇(EtOH)与己二腈(AND)以一定的比例进入调节器参数的整定是根据已定的控制方案确D160，将直接影响到最终产品的质量。因此，工艺定调节器的最佳参数(比例度、积分时间T及微要求：分时间)

4、值，使系统能获得好的调节质量。1)氢氧化钠流量与己-N流量q保持一在第一期装置中，由于PID参数的设置不是定的比例关系。十分合理，控制效果较差，常需要人工干预。控制2)乙醇流量与q保持一定的比例关系。发散，操作人员常将控制器打到手动状态，使阀位3)D160的液位稳定在一定高度。的输出保持在一个定值，降低了自控率和控制效4)泵P164A及P164B都停时，己二腈、氢氧化钠、乙醇进料阀全关。果。通常被控对象越复杂，控制器越常处于手动状5)保证最终产品的浓缩生产稳定连续。态，基础PID回路参数整定不合理，最终产品的控2．2基本控制方案根据上述工艺要求，采用两个单闭环比值调节稿

5、件收到日期：2012—10—25，修改稿收到日期：2013—01—18。系统及一个单回路调节系统，使qz与q，与作者简介：王民涛(1969一)，男，河南舞阳人，获硕士学位，现就职q保持一定比例关系。双闭环比值调节回路如图于中国平煤神马集团，从事项目技术研究和管理工作，任高级工程l所示。师，国家专家库成员。石油化工自动化第49卷制趋势常常出现不理想的状态，影响了产品质量和3．1．2内模控制所需的物理环境安全生产，同时也不利于节能降耗。在该装置的DcS中，利用工程师站下装PID参3．1内模控制技术及其应用数自整定软件包和数据接口软件包，即该工程师站既3．1．1PID整定过程

6、充当OPC服务器，又充当内N-PID整定控制站。首先，按常规PID控制算法有以下3种类型：3．1．3控制对象特性的获取方法无论是闭环和开环控制回路均可进行辨识。Kc(+焘+)辨识可以采用开环(控制器处于手动)阶跃输入的方式。在该装置中，由于回路数较多，PID调节器Kc(+去)参数初始整定不良，一个回路的波动将导致其他回路受影响，甚至造成整个装置控制的不稳定。因Kc(+1+TDs)此，新的控制方法一般采用开环辨识(有控制器存在)，保证辨识信号对生产的影响最小。辨识输入其次，将以上PID控制的基本类型转化为替信号为给定值的扰动，为了解决闭环可辨识性问代模型，即先进控制模型和

7、混合控制模型，根据内题，选用求解速度快的随机数直接搜索算法，根据模控制理论，推导出更新型内模一PID整定方法，已知的控制器参数，求解出对象的特性。如图3所示。该方法整定的PID参数具有解耦能力，即能够形成有效的大闭环回路、较强的扰动抑制功能，一从而以运算的结果作为给定值，满足整个控制回路替代型参数的自动调整。该实例中，通过内模一PID整定后的参数值见壁驾表1所列。混合型更新型表1内模一PID整定后的参数值图3内模PID整定过程示意内模一PID整定一般在先进控制站中实施，也可以直接放在操作站中，此时操作站可以称为先进控制站。在现场，内檐PI