非线性控制理论的应用

制难 以达到要求。为此我们尝试采用串级控制系 统， 将蒸汽管路压力 回路作为副 回路 ， 这样可以将
图 ２ 串级 调 节 系 统
２ １ ３ 利 用智 能化 的控 制 器来克服 非 线性 特性 ． ．
（） １ 利用折线 函数对传感器 的非线性特性进
行线 性化 处 理
许多传感器 的输 出信号与被检测变量呈现非 线性 特性 ， 要 求 不 高 的场 合 可 以忽 略 。 随 着 控 在
种常用方法及其特 点 ； 出了非线性研究存在 的不足 和未来的发展 方向。 指 ［ 关键词 ］ 非线性特性
控制系统 的非线性特性是普 遍存在的 ， 只是 在 不 同系统 中产 生 的影 响不 尽 相 同 ， 因此 在 相 应
２ １ 以经典 控 制理论 为 基础 的静 态校正 方法 ．
性 进 行 校 正
北有 机 Ｐ Ａ装 置 回收 工 序 第 一 精 馏 塔 塔 温 Ｖ
控制系统 中， 由于蒸汽管路系统中含非线性部分 ， 其 系 数 随 着 状 态 量 的 变化 而 变化 ， 塔 温 对 的影 响很 大 ， 种 情 况 下 采 用 常 规 ＰＤ单 回路 控 这 Ｉ
收稿 日期 ：０ １—０ ３ ２１ ８— ０
静态校 正 方 法 主 要 考 虑 控 制 系 统 的静 态 指 标， 即最终的稳定值 与设定 值之间的偏差是否合 的处理 方 法上 也不 相 同。 乎要求。静态校正方法一般用在控制要求不太高 １ 什 么是 系统 的非线性 的场 合 。利 用经 典控 制理 论 的理 论 基础 也 可 以设 在化工过程 般 自动化工程人员容易把时变系统与非线 计相应的控制方案来解决部分 问题 ， 性系统混肴 ， 按照系统的状态空间描述方法 ， 动 控制 中常采用 以下几 种 方法 。 自 ２ １ １ 采用 不 同类 型 的控 制 阀进 行校 正 ．． 控制 系统 表示 为 ： 北 有机 Ｐ Ａ 装 置 聚 合 工 序 第 一 精 馏 塔 再 沸 Ｖ 器 液位 指示控 制 系统 Ｌ ４０ Ｂ 中 ， 据 再 沸 器及 Ｖ ０４ 根 第一 精馏 塔这 一特殊 的控制 对 象 的非 线性 特 性 的 当 向量 函数 ， ，） ｇ ， ，） 少包 含 ｕｔ和 （ ｕｔ至 情况选取 Ｄ ５ 、 Ｎ＝ ０ 反作用 、 ｖ ４ 、 Ｃ ＝ ４ 气开 、 等百 分 个 元 为 变 量 一， 和 “ ，… ／ 的 非 线 性 函 。 ／ ， 。 比流量特性 的控 制 阀， 基本原理 如图 ｌ 其 。这 种 数， 则系 统 为 非 线 性 系 统 。时 变 系 统 是 指 当 且 仅 方法由于控制阀的流量特性种类单一 ， 而对象的 当系统 的状 态 空 间 描 述 中 显含 时 间 ｔ ， 向量 时 即 特性是千变万化 的， 很难保证 系统校正后呈现严 函数厂和 ｇ或系统矩阵 Ａ ， Ｄ是包含 ｔ ， Ｇ和 函数 格 的线 性 。 时， 称相 应 的 系统 为 时变 系统 。 ２ １２ 利 用 串级 控 制 的 副 回路 对 副对 象的 非 线 ．．
制装 置 的智 能 化 和控 制 要 求 的提 高 ， 输 入 信 号 对
进行 线 性 化 处 理 。首 先 确 定 传 感 器 的数 学 模 型 ， 根据 数 学模 型 的情 况 来 确 定 折 线 的点 数 与 坐标 ， 从 而实 现输 入 信号 的 近似线性 化 。
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《 维纶通讯》
２１ ０ ２年 ３ 月
非 线 性 控 制 理 论 的应 用 水
李
丽
（ 北京 东方石油化工有限公 司有机化工厂 ， 北京 １２０ ） ０５０
【 摘 要］ 介绍 了实 际工程 中对Leabharlann Baidu线性特性 的一般处理办法 ， 以及现 阶段 理论研 究非线性 控制系统 的几 非线性校正 自动变比例度控制 Ｐ 分 离控 制 系统 在线辨识 １ 变结构控制
一
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一
２ 非 线 性 控 制 系统 的校 正
严格地讲 ， 一切实 际的控制系统都是非线性 的， 线性控制系统只是实际系统在忽 略某些 次要 的非线 性 因素 后 的一类 理 想化 的模 型 。相 当多 的 非线性控制系统都是按 照线性 系统看待和处理 ， 系统的控制精度在某些场合下基本能够 满足控制 系统 的要 求 。但 在控 制要求 较 高或 非 线性 严 重 的 场合 ， 近 似线 性 处 理 的方 法 进 行处 理 所 获 得 的 按 控制效果远远不能满足要求 ， 必须采用一定 的措 施进 行 非线 性校 正 。一般 非线 性控 制 系 统 的校 正 可 采用静 态 校正 和动 态校 正方法 。
作者简介： 李丽（９１ ， 工程师， ９ 年毕业于占林化工 １ 一）女， ７ １５ ９
学院工业 自动化专业， 在ｊ 京东方石化公司有机化 １厂运保 现 Ｅ 中心从事仪表管理 作。 《 维纶通讯》 编委会第 ２ ５次会 议学 术技术交流沦文， 获二 等
奖。
２１ ０ ２年第 ３ ２卷第 １ 期
李
丽． 非线性控制理论 的应用
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非线 性 部分等 效处 理掉 。这 种 处 理 方法 仍然 以静
态控制指标为依据 ， 只是对非线性部分近似处理 ，
采用 常 规 的 ＰＤ控制 器 即可 完成 该 种 功 能。实 际 Ｉ
生产中，Ｉ ６ ０ ＴＣ一 ０ １第一精馏 塔 中部 温度指示控 制测量范围： ２ ～１０℃ ， ＰＤ参数整定为 Ｐ 一０ ２ 其 Ｉ ：８ 、Ｉ ０ 、Ｄ ０ Ｉ ６０ Ｏ ：１０ ：４ 。ＰＣ一 ０ １第 一精馏 塔 压 力 指示 控制 ， 量 范 围 ０～５ Ｐ 测 ０ｋ ａ其 ＰＤ参 数 整 Ｉ
定为 Ｐ ０ Ｉ ０ ：７ 、 ：４ 。这 个过 程应 用 横 河公 司 Ｄ Ｓ Ｃ 控制 系 统 组态 实 现 ， 用效 果 较 好 。图 ２为 串 级 应 调节 系统 。
漉 溅
图 ｌ 用控制 阀进行非线性校正 的原理
ｌ 一对象 的特 征 ；一 等效后系统特征 ；一 阀的流量特征 ２ ３