[發明專利]動態矩陣控制優化的油氣水臥式三相分離器壓力控制方法

有效

• 申請號: 201410029644.3
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103760931A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 薛安克;李海生;張日東;王俊宏;王建中
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20;G05B13/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于自動化技術領域，涉及一種基于動態矩陣控制(DMC)優化的油氣水臥式三相分離器內壓力比例積分-比例微分(PI-PD)控制方法。

背景技術

PID控制器結構簡單,控制方便,被廣泛應用于各種工業控制系統中。但是，對于積分、振蕩或者不穩定的控制對象，PID有時候很難滿足更高的控制要求。例如，在階躍輸入時，經常產生較大的超調和振蕩,這可能給生產帶來安全隱患。目前,油氣水臥式三相分離器壓力的控制大多是采用PID控制,如果能在內環加上PD控制,先抑制其超調,外環采用PI控制,將會得到更好的生產性能。動態矩陣控制算法作為先進控制算法的一種,對模型要求很低,同時控制性能良好,如果能將動態矩陣控制和PI-PD技術結合,將能進一步提高煉油和收集天然氣的效率。

發明內容

本發明的目的是針對現有PID控制器的不足之處，提供一種基于動態矩陣控制優化的油氣水臥式三相分離器內壓力的PI-PD控制方法，用來抑制超調，以便獲得更好的實際控制性能。該方法通過結合動態矩陣控制和PI-PD控制，得到了一種帶有動態矩陣控制性能的PI-PD控制方法。該方法不僅繼承了動態矩陣控制的優良性能，同時形式簡單并能滿足實際工業過程的需要。

本發明方法首先基于油氣水臥式三相分離器內的壓力對象的階躍響應數據建立油氣水臥式三相分離器內壓力對象的模型，挖掘出基本的對象特性；然后依據動態矩陣控制的特性去整定相應PI-PD控制器的參數；最后對油氣水臥式三相分離器內的壓力對象實施PI-PD控制。

本發明的技術方案通過數據采集，建立動態矩陣、建立預測模型、預測機理、優化等手段，確立了一種基于動態矩陣控制優化的PI-PD控制方法，利用該方法可有效抑制超調并提高系統的穩定性。

本發明方法的步驟包括：

步驟(1).通過過程對象的實時階躍響應數據建立被控對象的模型，具體方法是：

a.給被控對象一個階躍輸入信號，記錄被控對象的階躍響應曲線。

b.將a步驟得到的階躍響應曲線進行濾波處理，然后擬合成一條光滑曲線，記錄光滑曲線上每個采樣時刻對應的階躍響應數據，第一個采樣時刻為T_s，相鄰兩個采樣時刻間隔的時間為T_s，采樣時刻順序為T_s、2T_s、3T_s……；被控對象的階躍響應將在某一個時刻t_N＝NT后趨于平穩，當a_i(i＞N)與a_N的誤差和測量誤差有相同的數量級時，即可認為a_N近似等于階躍響應的穩態值。建立對象的模型向量a：

a＝[a₁,a₂,…a_N]^Τ

其中Τ為矩陣的轉置符號，a_i是過程對象階躍響應的數據，N為建模時域。

步驟(2).設計被控對象的PIPD控制器，具體方法是：

a.建立被控對象的動態矩陣

利用步驟(1)b獲得的模型向量a，建立被控對象的動態控制矩陣，其形式如下：