罗雄麟，叶松涛，许锋，许鋆（中国石油大学(北京)自动化系，北京 102249）



串级控制对过程预测控制的影响分析与对策

罗雄麟，叶松涛，许锋，许鋆
（中国石油大学(北京)自动化系，北京 102249）

摘要：化工过程控制中普遍设置以流量控制为副回路的串级控制来实现对温度、液位和成分等被控变量的控制。预测控制的操作变量在很多情况下也是流量，其控制作用的实现要靠底层的流量控制回路。本文针对由于现场串级控制结构不允许改变，流量副回路只能接收温度等主控制器的输出作为其给定值，造成上层预测控制的操作变量无法直接下载到流量控制回路的问题，分别提出了一种将上层优化输出通过一阶惯性滤波作用于主回路控制器和一种将串级控制中流量对主被控变量的传递函数嵌入预测控制模型的实施方案，通过Shell标准重油分馏塔的控制问题进行仿真实验证明了两种方案的可行性，并对其控制性能进行了比较分析。两种方法理论上构思简单，实际中易于实现，具有普遍适用性。

关键词：过程控制；预测控制；串级控制；副回路；流量

第一作者及联系人：罗雄麟（1963—），男，博士，教授，研究方向为控制理论与过程控制工程、化工系统工程、模式识别与智能系统。E-mail luoxl@cup.edu.cn。

在过程控制领域中，模型预测控制（model predictive control，MPC）已经成为一种解决有约束多变量控制问题的标准技术与方法。目前的工业过程控制系统多数为多层递阶结构[1-3]，MPC作为系统承上启下的重要环节，基于上层的操作优化结果实施先进控制，其预测控制器的输出再送到底层多回路PID控制器的设定值，由底层PID控制实现，MPC的应用有助于提高工业生产过程的经济性和平稳性[4-6]。……