洪巨琛，任正云，余雯

(1. 东华大学 信息科学与技术学院，上海 201620；2. 四川烟叶复烤有限责任公司，四川 成都 610041)

因为温度具有典型的大时滞、非线性的特点，所以如何精准地控制温度一直是过程控制领域中的难点[1]。特别是制药企业采用的反应釜[2]，反应釜的温度直接影响着成品药物的质量，并最终关系到每一位患者的康复进程。制药反应釜的一般工作流程如下：

1)将已升温至100 ℃以上的反应釜，通过热水冷却、循环水冷却以及冷冻水持续冷却降温至19～23 ℃，保温6 h。

2)将反应釜通过间歇加热升温至目标温度45～50 ℃，保温8 h。

3)再次降温至38～40 ℃，开始向反应釜投料。

4)升温至45～50 ℃，保温12 h。

5)物料取样检验并合格后，反应釜降温至38～40 ℃。

通过上述过程可以看出，反应釜对温度的要求是很严格的，而且切换控温水源时，可能存在不同温度的水相互交融的情况，影响实际控制效果。传统的PID控制器在面对该类实际问题时，无法抑制滞后的作用，对连续的温度控制存在较大的超调。此外，带有Smith预估补偿的PID控制算法，虽然对设定点跟踪性能优异[3-4]，但是其抗干扰能力有限。采用滚动优化的模型预测控制适用于大滞后过程[5-6]，但没有从根本上解决算法稳定性的问题，而且一旦干扰模型辨识精度较低时，系统控制性能将恶化。因而需要一种精准可靠且迅速的控制方法来控制反应釜温度。

1 控制方案的设计

1.1 预测PI控制算法

Hagglund于1992年首先提出了预测PI控制器的概念[7]，通过近些年在实际应用中的不断改进与完善[8-9]，该方案在具有多变量、非线性、大滞后等特征的工业领域取得了较好的控制效果[10-14]。……