連續(xù)攪拌反應(yīng)釜系統(tǒng)的自抗擾控制

楊慧中，蘇思賢
江南大學通信與控制工程學院，江蘇無錫

摘　　　要：針對連續(xù)攪拌反應(yīng)釜系統(tǒng)（ＣＳＴＲ）大滯后，大慣性以及動態(tài)特性隨工況不確定性變化的特點，通過設(shè)計參數(shù)可調(diào)的跟蹤微分器和擴張狀態(tài)觀測器，改進經(jīng)典ＰＩＤ算法的固有缺陷，提出不依賴于精確ＣＳＴＲ模型的離散自抗擾控制方案�辈捎梦鏖T子新一代工業(yè)可編程控制器�玻樱桑停粒裕桑茫校茫樱吩诙喙δ苓^程與控制系統(tǒng)的ＣＳＴＲ實驗仿真對象上實現(xiàn)了溫度的穩(wěn)定控制�痹囼灲Y(jié)果表明，用ＡＤＲＣ技術(shù)建立的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜控制系統(tǒng)對被控對象模型的不確定性和外部擾動變化具有較強的適應(yīng)性和魯棒性，動態(tài)性能良好��

關(guān)　鍵　詞：連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器系統(tǒng)；多功能過程與控制系統(tǒng)；自抗擾控制；ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ

１　引　言
連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（ＣＳＴＲ －ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＳｔｉｒｒｅｄＴａｎｋＲｅａｃｔｏｒ）是一種常見的過程工業(yè)設(shè)備，由于反應(yīng)釜內(nèi)化學反應(yīng)的多樣性和復雜性，一般常規(guī)的ＰＩＤ控制已不能滿足要求。文獻［１－３］分別基于反饋線性化的預測函數(shù)控制算法、聯(lián)姻遺傳算法、改進的一般化學習網(wǎng)絡(luò)內(nèi)�？刂扑惴▽Γ茫樱裕蚁到y(tǒng)進行了研究。但是這些算法都要求ＣＳＴＲ數(shù)學模型精確，由于機理建模法涉及到物料平衡、能量平衡和反應(yīng)動力學等一系列問題，獲取反應(yīng)過程的精確數(shù)學模型往往十分困難，因而限制了這些算法的實際應(yīng)用。自抗擾控制是韓京清研究員在研究分析經(jīng)典ＰＩＤ控制的基礎(chǔ)上，汲取其思想精華，將現(xiàn)代控制理論對控制系統(tǒng)的新認識和現(xiàn)代信號處理技術(shù)相結(jié)合而提出的一種新型實用控制器［４］。自抗擾控制把被控對象模型中的未知部分和未知干擾都認為是系統(tǒng)的總擾動，通過擴張狀態(tài)觀測器對系統(tǒng)總擾動的估計，進而使用非線性配置形成的控制量來實現(xiàn)對被控對象的控制。由于自抗擾控制技術(shù)這種獨特的控制思想，使得自抗擾控制器對非線性、大慣性、不確定時滯的復雜系統(tǒng)具有較好的控制品質(zhì)，同時能自動補償由于工況變化等而造成的各種擾動，算法簡單，易于實現(xiàn)［５］。因此，本文提出一種ＣＳＴＲ的離散自抗擾控制方案，在未知ＣＳＴＲ精確模型的情況下，采用西門子的ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７作為控制器，在多功能過程與控制系統(tǒng)ＭＰＣＥ－１０００平臺［６］上進行ＣＳＴＲ仿真調(diào)試，并在不同工況下與常規(guī)ＰＩＤ控制進行比較，運行結(jié)果驗證了自抗擾控制的有效性和優(yōu)越性。

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