作者：西安交通大學（７１００４９） 康榮學 朱永生 張優(yōu)云 來源：《電子技術應用》 無毒提金新工藝中控制反應液ｐｈ值 的智能復合控制算法 摘要：介紹了一種應用于無毒提金新工藝中反應液ｐｈ值控制的智能復合控制算法。 關鍵詞：反應液ｐｈ值 智能復合控制 隨著科學技術和生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，各個領域對自動控制的要求不斷提高，以單純數(shù)學解析結構為基礎的控制理論，其局限性日益明顯，對于一些大型、復雜和不確定的對象，難以用精確的數(shù)學模型描述。即使一些對象能夠建立起數(shù)學模型，結構也往往十分復雜，難于設計和實現(xiàn)有效控制。近年來十分熱門的自適應、自校正控制雖然能在一定程度上解決不確定性問題，但其本質上仍然要求對象模型的在線辨識，故算法復雜、運算量大，應用范圍受到限制。實際上，任何一個有效的工業(yè)控制設計，都不能由控制理論單獨解決，都隱含著人的直覺推理。原有控制理論單純的數(shù)學結構難以處理有關對象的一些定性信息，而單純運用人的經(jīng)驗知識、技巧和直覺推理，也難以滿足對復雜控制系統(tǒng)的設計要求。 假如將人的經(jīng)驗知識、技巧和直覺推理與控制理論相結合，把它作為控制理論解決復雜生產(chǎn)過程的一個補充手段，將使控制理論解決復雜生產(chǎn)過程有一個突破性進展。這種將人的經(jīng)驗知識直接參與生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)，稱為智能控制系統(tǒng)。 無毒提金工藝過程是一個復雜的物理化學過程，由于這一工藝過程千變萬化，干擾不同，對各個參數(shù)的要求不盡相同。如果控制模型過于簡單，則導致系統(tǒng)超調量大、調節(jié)時間長，造成各個參數(shù)不穩(wěn)定，這些都嚴重影響無毒提金工藝的生產(chǎn)效率的提高。因而，國內外學者對無毒提金工藝及設備的自動控制曾做了大量工作，以期能實現(xiàn)低能耗和高效率的目標。常用的控制方案歸結起來不外乎以下幾種： （１）自適應控制（包括模型參考自適應控制和自校正控制）方案； （２）最優(yōu)控制方案； （3）ｐｉｄ控制（包括各種變型ｐｉｄ控制）方案。 自適應控制方案從理論上講是較先進的控制方案，但它基本上適用于工況比較穩(wěn)定的工藝過程。而無毒提金工藝過程各參數(shù)相對很難穩(wěn)定，各參數(shù)將在某一值附近頻繁變化，最需要有效的控制。否則，對無毒提金攪拌設備控制的經(jīng)濟效果并不明顯，控制將無多大的意義。 最優(yōu)控制方案是用得最多的一種方案，它是在已知系統(tǒng)高階狀態(tài)方程后通過線性化和降階處理，得出一個較精確的低階狀態(tài)方程，然后以快速性和系統(tǒng)超調作為控制性能指標，應用最大值原理，得出最佳控制規(guī)律。這種控制策略在系統(tǒng)狀態(tài)方程精確已知時，控制效果很好。 ｐｉｄ控制雖然控制方法較簡單，但它在無毒提金攪拌設備各個控制參數(shù)變化比較頻繁的控制系統(tǒng)中較為實用、可靠。實踐經(jīng)驗表明，在參數(shù)選擇合適的情況下，ｐｉｄ控制性能幾乎同最優(yōu)控制效果一樣，有些性能甚至更好些。ｐｉｄ控制需要檢測的參數(shù)全是電量，而電量的檢測遠比熱量、溫度和化學成分的檢測容易得多，亦容易實現(xiàn)。但ｐｉｄ控制具有超調大、參數(shù)較難確定、對擾動恢復慢等缺點。 綜合上述分析的種種情況，針對無毒提金工藝過程的工況要求和各個參數(shù)的特點及存在的各種干擾情況，在深入分析其機理的基礎上，將最優(yōu)控制、模糊控制、ｐｉｄ控制結合在一起，作者提出一種具有快速性和靈敏性的智能復合控制方案。 該控制方案既對ｐｉｄ算法加以了改進保留，如在傳統(tǒng)ｐｉｄ調節(jié)中加入新的微分積分作用，對給定值與測量值變化造成的偏差分別采用不同的調節(jié)方式等，又加入了一些模糊調節(jié)算法的規(guī)則。在偏差大時，希望攪拌設備控制系統(tǒng)各控制參數(shù)能快速跟隨調整，而對控制精度要求相對降低，所以擬采用快速ｐｉｄ控制方案；當偏差趨小時，為了減小超調量，提高系統(tǒng)的控制精度，擬采用模糊控制為主、最優(yōu)控制為輔的控制