孟 磊 邹志云 刘兴红 郭宇晴

(防化研究院，北京 102205)

反应釜在精细化工及生物制药等过程工程领域应用广泛。反应釜控制系统中最重要的参数是反应温度，对反应温度的控制品质直接影响产品质量和产量[1]。由于反应过程的物料传输及化学反应等存在滞后性，使温度控制受到滞后性的影响；同时由内外温差引起的热交换使得温度变化呈现一定的非线性[2]。

针对这类非线性、大滞后控制对象，传统PID算法无法通过反馈回路及时反馈当前时刻对象的温度，难以达到理想的控制效果，Smith算法在PID控制器之上并接一个补偿环节，有效解决了这个问题[3]。仿人智能算法模拟人的控制行为无需精确的数学模型，可以充分利用控制系统特征信息，根据当前误差大小、方向和变化趋势及时调整控制模式。笔者将仿人智能与Smith预估器结合，利用Smith预估器对时滞对象进行补偿，并利用仿人智能算法对当前系统状态进行识别与决策，在反应釜温度模型上对算法进行了仿真验证。

未引入Smith预估器时，由于延迟环节e-τs的存在，被控量不能及时反映系统所承受的扰动，而比实际被控量延迟了时间τ，这会增大超调量、延长调节时间，甚至使系统不稳定。

引入Smith预估器后的控制系统方框图如图1所示。图1中虚线框内为Smith预估器，其传递函数为：

Gs(s)=Gp(s)(1-e-τs)

(1)

图1 Smith预估控制系统

原被控对象并联Smith预估器后，整个被控对象的传递函数可表示为：

(2)

式(2)不含滞后环节，则系统的闭环传递函数也不含滞后环节。……