陈 晨 尚群立 陈艳宇

(浙江工业大学信息工程学院 杭州310023)

0 引言

液位调节系统是一个典型的过程控制系统,广泛应用于各领域。其中对液位的控制是至关重要的。深入研究液位控制策略以及液位波动问题,能够为工业生产以及过程控制提供重要的理论指导。

在液位控制系统中,已知干扰大小与各环节的传递函数,通常使用前馈加反馈的控制策略能有效消除干扰对于液位的影响[1-2]。针对单输入单输出线性系统,文献[3]提出用常规极点配置控制器来保证闭环系统的稳定性。文献[4]用高阶干扰观测器来补偿外部干扰对于闭环系统的影响。为了克服噪声与干扰,文献[5-8]使用上一时刻的干扰来估计当前时刻的干扰,并使用Smith 预估计补偿与基于无轨迹卡尔曼滤波和快速预测控制相结合的控制器设计方法来抗干扰。液位控制系统不仅仅可以使用传统的比例积分微分控制(proportion integration differentiation,PID),还可以使用PID 中的3 个参数作为3 个维度,采用目标函数自适应的惯性权重系数调整策略,对PID 控制进行优化[9];同样可以利用内模控制去控制液位,使调参简便,更有效地改善系统性能[10]。针对延时过程,文献[11]通过预测函数控制(predictive functional control,PFC)优化PI 控制器,使其性能优于PI 控制器。针对非线性行为,文献[12]利用模型去捕获过程控制站的非线性行为,并通过调整控制器来适应系统动态变化。在液位控制系统中至关重要的控制元件是调节阀,文献[13,14]利用流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真软件去模拟阀芯形状对于流量特性曲线的影响。……