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控制输入受限的欧冠赛程2020赛程表-首页物位计分布式猜测 PI 控制

作者: 来源: 发布时间:2019-11-13 16:12:41

    摘要: 工程实践中,控制输入约束是遍及存在的. 欧冠赛程2020赛程表-首页物位计是有着广泛工程应用布景的典型多流程系统,具有动态过程迟缓、强耦合、强非线性等显著特征,由于能量限制其控制输入只能在准许范围内变化. 首先基于相对增益矩阵( RGA) 阐发确定了分布式控制布局,进而确定了猜测 PI 控制策略,仿真成果注解,与常规 PI 控制方法比拟,分布式猜测 PI 控制能够更有效地克服控制输入积分饱和现象,明显提高系统动态性能,且易于工程应用.

    多流程系统在工程实践中具有广泛的应用布景[1-2],欧冠赛程2020赛程表-首页物位计是具有两输入两输出的典型多流程系统,具有动态过程迟缓、强耦合、强非线性等显著特征,可以模拟zui小相位及非zui小相位系统运动[3]. 因此,欧冠赛程2020赛程表-首页物位计在众多文献中被用于测试控制算法的有效性,例如: 状况反馈控制[4]、解耦控制[5]、模糊控制[6]、zui优控制[7]、模型猜测控制[8] 等等,以上策略可以提高控制效果,但是算法复杂,不适宜工程应用. 对于实际系统而言,由于能量限制,控制输入约束是遍及存在的,假如处理不妥,会导致闭环系统性能退化,甚至失去不变性[9]. 欧冠赛程2020赛程表-首页物位计的执行机构是两个水泵,控制输入为驱动电压,由于能量限制,其必需在必然范围内变化. 首先基于相对增益矩阵( RGA) 阐发确定了分布式双回路控制布局,即水泵 1 输入电压与水箱 1 液位配对,水泵 2 输入电压与水箱 2 输出液位配对,为了有效地克服执行机构积分饱和现象,两个控制器均选用猜测 PI 控制算法,仿真成果注解: 当控制器呈现饱和时,与常规 PI 控制方法比拟,分布式猜测 PI 控制能够在更短的时间内脱离控制约束边界,恢复有效控制,并且该算法操作移位寄存器就可以非常便利地在工程长进行实现.

    1 欧冠赛程2020赛程表-首页物位计的数学描述
    欧冠赛程2020赛程表-首页物位计的物理布局如图 1 所 示,泵 1 ( Pump 1) 从蓄水池中抽水输送到低位的水箱 1 (Tank 1) 及其对角位置的高位水箱 4( Tank 4) ;泵 2( Pump 2) 把水输送到低位的水箱 2( Tank 2)及其对角位置的高位水箱 3( Tank 3) . 水箱 1 和水箱 2 中的液位是可以测量的,把持变量为两个水泵的转速,由输入电压控制.

    按照质量守恒定律,对每个容器应用

 

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    式中,hi ( i = 1,2,3,4) 为容器 i 中的液位高度, Ai ( i = 1,2,3,4) 为容器 i 的横截面积,ai 是容器 i流出口面积,ν1 和 ν2 是系统的可调输入,即泵 1和泵 2 的转速,γ1 和 γ2 是分流比例系数.

 

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    2 分布式控制布局及猜测 PI 控制
    在某平衡点( [h10,h20,h30,h40],[v10,v20]) 对非线性方程( 1) 进行 Taylor 展开,舍去高次项得线性化近似系统如下

 

3.jpg

    轻易看出,容器 1 的液位变化主要受控于水泵 1 的液位,而容器 2 的液位变化主要受控于水泵 2 的液位,由此确定图 2 所示的控制布局,即水泵 1 输入电压与水箱 1 液位输出配对,水泵 2 输入电压与水箱 2 液位输出配对.

 

4.jpg

    其中,控制器 1 和控制器 2 采用猜测 PI 控制算法[10],即

 

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    以注释为: t 时刻的输出猜测值是基于时间段( t - L,t) 的控制作用的,消除控制作用的盲目性,可以克服耦合对控制的不利影响. 现代控制装置可以轻易地实现猜测 PI 算法,第一部门 Gc1 ( s) 为尺度的 PI 控制,第二部门 Gc2 ( s) 操作移位寄存器即可便利地操作.
 
    3 仿真成果
    作为仿真,欧冠赛程2020赛程表-首页物位计的物理参数取自文献[6]. 取 K1 = 9,Ti1 = 50,K1 = 9,Ti1 = 67,设定水泵输入电压饱和限制为 0≤( v1,v2 ) ≤6. 水箱 1 和水箱 2 的液位高度变化曲线如图 3、图 4 实线所示.

 

6.jpg

    作为比力,同时给出了虚线所示的 PI 控制响应曲线,显然,猜测 PI 控制动态响应速度明显加15% ,动态迟缓. 图 5 和图 6 为水泵控制电压的变化曲线( 实线为猜测 PI 控制,虚线为常规 PI 控 制) ,轻易看出,系统响应初期,由于偏差较大,控制量均达到了zui大边界呈现积分饱和,但是猜测PI 能够提前脱离饱和状况,恢复对系统的有效控制.

 

7.jpg

    4 结 论
    本文以具有非线性、多输入多输出、强耦合等特征的欧冠赛程2020赛程表-首页物位计为研究对象,首先基于相对增益矩阵( RGA) 阐发确定了分布式控制布局,进而研究了猜测 PI 控制策略,仿真成果注解: 与常规PI 控制方法比拟,分布式猜测 PI 控制能够更有效地缓解控制输入积分饱和现象,明显提高系统动态性能,且易于工程应用.快,几乎没有超调,而常规 PI 控制超调量将近

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