作者：西安交通大學(xué)（７１００４９） 康榮學(xué) 朱永生 張優(yōu)云 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 無毒提金新工藝中控制反應(yīng)液ｐｈ值 的智能復(fù)合控制算法 摘要：介紹了一種應(yīng)用于無毒提金新工藝中反應(yīng)液ｐｈ值控制的智能復(fù)合控制算法。 關(guān)鍵詞：反應(yīng)液ｐｈ值 智能復(fù)合控制 隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)控制的要求不斷提高，以單純數(shù)學(xué)解析結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的控制理論，其局限性日益明顯，對于一些大型、復(fù)雜和不確定的對象，難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述。即使一些對象能夠建立起數(shù)學(xué)模型，結(jié)構(gòu)也往往十分復(fù)雜，難于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)有效控制。近年來十分熱門的自適應(yīng)、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(zhì)上仍然要求對象模型的在線辨識，故算法復(fù)雜、運(yùn)算量大，應(yīng)用范圍受到限制。實(shí)際上，任何一個(gè)有效的工業(yè)控制設(shè)計(jì)，都不能由控制理論單獨(dú)解決，都隱含著人的直覺推理。原有控制理論單純的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)難以處理有關(guān)對象的一些定性信息，而單純運(yùn)用人的經(jīng)驗(yàn)知識、技巧和直覺推理，也難以滿足對復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 假如將人的經(jīng)驗(yàn)知識、技巧和直覺推理與控制理論相結(jié)合，把它作為控制理論解決復(fù)雜生產(chǎn)過程的一個(gè)補(bǔ)充手段，將使控制理論解決復(fù)雜生產(chǎn)過程有一個(gè)突破性進(jìn)展。這種將人的經(jīng)驗(yàn)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(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，由于這一工藝過程千變?nèi)f化，干擾不同，對各個(gè)參數(shù)的要求不盡相同。如果控制模型過于簡單，則導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)量大、調(diào)節(jié)時(shí)間長，造成各個(gè)參數(shù)不穩(wěn)定，這些都嚴(yán)重影響無毒提金工藝的生產(chǎn)效率的提高。因而，國內(nèi)外學(xué)者對無毒提金工藝及設(shè)備的自動(dòng)控制曾做了大量工作，以期能實(shí)現(xiàn)低能耗和高效率的目標(biāo)。常用的控制方案歸結(jié)起來不外乎以下幾種： （１）自適應(yīng)控制（包括模型參考自適應(yīng)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(yīng)控制方案從理論上講是較先進(jìn)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(shè)備控制的經(jīng)濟(jì)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(gè)較精確的低階狀態(tài)方程，然后以快速性和系統(tǒng)超調(diào)作為控制性能指標(biāo)，應(yīng)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(shí)，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(shè)備各個(gè)控制參數(shù)變化比較頻繁的控制系統(tǒng)中較為實(shí)用、可靠。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(yuǎn)比熱量、溫度和化學(xué)成分的檢測容易得多，亦容易實(shí)現(xiàn)。但ｐｉｄ控制具有超調(diào)大、參數(shù)較難確定、對擾動(dòng)恢復(fù)慢等缺點(diǎn)。 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(gè)參數(shù)的特點(diǎn)及存在的各種干擾情況，在深入分析其機(jī)理的基礎(chǔ)上，將最優(yōu)控制、模糊控制、ｐｉｄ控制結(jié)合在一起，作者提出一種具有快速性和靈敏性的智能復(fù)合控制方案。 該控制方案既對ｐｉｄ算法加以了改進(jìn)保留，如在傳統(tǒng)ｐｉｄ調(diào)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(diào)節(jié)方式等，又加入了一些模糊調(diào)節(jié)算法的規(guī)則。在偏差大時(shí)，希望攪拌設(shè)備控制系統(tǒng)各控制參數(shù)能快速跟隨調(diào)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(dāng)偏差趨小時(shí)，為了減小超調(diào)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