李兴龙（唐山三友远达纤维有限公司，河北　唐山　063305）

工业生产解耦控制方法分析研究

李兴龙
（唐山三友远达纤维有限公司，河北唐山063305）

摘要：本文首先综述传统的解耦方法以及解耦控制新的发展和应用，并且研究工业生产中常用的一些解耦控制系统的设计方法，最后在理论分析的基础上，利用MCGS组态软件、智能仪表和THJ-3高级过程控制系统对双输入双输出变量进行了解耦控制，即上水箱液位与出水口温度的解耦控制，并取得了较好的效果。

关键词：解耦控制；MCGS组态环境；上水箱液位；出水口水温

1　引言

在现代化生产过程当中，随着对生产过程的要求越来越高，控制技术和控制方法也要相应的改进，多变量过程控制系统是一种复杂的控制系统，解耦问题是多变量过程控制系统的一个非常突出的问题，解耦控制也是一个有浓厚应用背景的课题，无论是在国内还是在国外，解耦控制系统都是一个非常热门的话题，成为自动化领域中的一个相当热门的研究方向。

图1　引入解耦装置后的温度-液位控制系统

2　传统解耦方式

传统的解耦方式包括对角矩阵法、状态变量法、相对增益方法、对角优势法，其中对角矩阵法因为能较为方便的实现多变量解耦的设计，所以在实际中得到了广泛的应用。尽管现在关于状态变量法的研究非常多，但其应用并不广泛。相对增益法已经成功的用在了精馏塔的控制中，这使得它更具吸引力。对角优势法非常复杂，需要借助图像显示和计算机进行辅助设计，但随着计算机技术的发展这已不是问题。

图2　未加解耦控制时液位加阶跃干扰时温度变化曲线图

3　水箱液位与出水口温度的解耦控制

由图1可知，系统实现完全解耦的条件为：即

图3　加入解耦控制后温度加阶跃干扰曲线图

由图2和图3可以看出，当给出水口温度加入一个阶跃干扰后，上水箱液位曲线没有变化，还稳定在原来的状态，当温度再次达到稳定状态后，液位也还稳定与原来的状态，可以说，解耦装置让系统达到了较好的解耦效果。

通过实验可以看出上水箱液位与出水口温度解耦控制实验中，在不加入解耦装置的情况下，一个量的变化会引起另外一个量的变化；当加入解耦装置以后，系统达到稳定状态后在一个量上加入干扰，几乎不会影响另外一个量的变化。在解耦效果很好也即达到完全解耦的情况下，一个量的变化就不会影响到另外一个量，也就是说，在变量与变量相关的控制系统中加入解耦装置，如果解耦装置设计得当以及调试得好的话，那么就可以使得有耦合关系系统在得到解耦之后等价于几个相互独立的系统。

结语

在研究了前面的解耦控制理论与一些常用的解耦方法的基础上，利用相对比较简单的前馈补偿解耦法对上水箱液位与出水口温度进行解耦控制，是利用MCGS组态软件在THJ-3高级过程控制系统以及智能仪表的控制下进行的实验过程，并且取得了比较好的解耦效果。

参考文献

[1]金以慧，方崇智.过程控制[M].北京：清华大学出版社，2002（03）：1-7，171-178.

[2]俞金寿，蒋蔚孙.过程控制工程[M].北京：电子工业出版社，2007（07）：3-6，113-114.

[3]Boullart,L.Delbar,P.ArtificialIntelligence andExpertSystems:NewIssuesinProcess Control,JouralA,vol.28,No.3,1987.

中图分类号：TP273

文献标识码：A