多变量耦合系统中文
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灾害多变量耦合技术解释说明以及概述1. 引言1.1 概述灾害是指突发的、具有破坏性的自然或人为事件,给社会经济和人民生命财产带来巨大损失。
同时,灾害往往是多个因素共同作用而产生的,这些因素之间存在着复杂的相互影响和耦合关系。
为了更好地理解和应对灾害事件,灾害多变量耦合技术应运而生。
1.2 文章结构本文将从三个方面对灾害多变量耦合技术进行深入探讨。
首先,在第二部分中,我们将对该技术进行详细解释说明,包括其定义、背景以及相关原理和方法。
接下来,在第三部分中,我们将概述灾害多变量耦合技术的发展历程、主要特点以及未来发展方向。
然后,在第四部分中,我们将通过实践案例分析来进一步验证该技术的应用效果。
最后,在第五部分中,我们将总结文章主要观点和结果,并展望该技术在未来的发展方向和应用价值。
1.3 目的本文旨在提供一个全面而深入的介绍关于灾害多变量耦合技术的知识,使读者对该技术有一个清晰的认识和了解。
通过阐述其定义、背景、原理和方法,我们希望能够帮助读者理解灾害多变量耦合技术的核心概念和基本原理。
同时,通过概述其发展历程、特点和未来发展方向,我们将揭示该技术在应对灾害事件中的重要作用和前景。
最后,通过实践案例分析,我们将进一步验证该技术的实际应用效果,并为读者提供更加具体和实用的参考。
2. 灾害多变量耦合技术解释说明:2.1 定义和背景:灾害多变量耦合技术是一种综合利用多个指标参数进行灾害评估和预测的方法。
传统的灾害评估方法通常只考虑单一因素对灾害形成和发展的影响,无法全面准确地预测灾情。
而灾害多变量耦合技术则通过对多个相关因素之间的关联性和相互作用进行分析,实现了对复杂自然灾害事件及其潜在风险的全面评估。
2.2 原理和方法:在灾害多变量耦合技术中,针对不同的自然灾害类型,可以选择适应性强、信息获取便捷且具有代表性的指标参数进行分析。
这些指标参数可以包括气象数据、地质地貌数据、水文数据等。
通过数学统计、模型推演等方法,对这些指标参数之间的相互关系进行建模分析,得出各个因素对于某一特定自然灾害事件发生概率或程度的影响。
多变量耦合系统的辨识方法深入探讨多变量耦合系统的辨识方法在现代科学与工程领域,多变量耦合系统的研究和辨识已经成为了一个重要的研究方向。
这些系统通常涉及到多个相互影响的变量,其复杂性和动态特性使得辨识过程充满了挑战。
本文将深入探讨多变量耦合系统的辨识方法,旨在揭示其内在的工作原理和应用策略。
首先,我们需要理解什么是多变量耦合系统。
这种系统由两个或更多的变量组成,它们之间存在直接或间接的影响,形成了复杂的交互网络。
例如,电力系统、生物系统、经济系统等都是典型的多变量耦合系统。
辨识这样的系统,就是要找出这些变量之间的关系,构建能够准确预测系统行为的数学模型。
传统的辨识方法主要包括最小二乘法、灰色系统理论、神经网络等。
最小二乘法是最常用的辨识方法之一,它通过最小化误差平方和来确定模型参数。
然而,对于非线性或者多变量耦合的系统,这种方法可能会失效。
此时,灰色系统理论和神经网络等非线性模型辨识方法就显得尤为重要。
灰色系统理论通过构建灰色关联模型,能够处理数据信息不完全的情况。
而神经网络则利用其强大的非线性拟合能力,对多变量耦合系统进行建模。
近年来,随着机器学习和深度学习的发展,新的辨识方法也在不断涌现。
例如,递归神经网络(RNN)和长短期记忆网络(LSTM)在处理时间序列数据,尤其是具有长期依赖性的多变量系统中表现出色。
另外,卷积神经网络(CNN)在处理图像或信号数据的系统辨识问题上也有独到之处。
这些方法通过大量的训练数据,自动学习和提取特征,从而构建出复杂的系统模型。
然而,多变量耦合系统的辨识并非易事。
首先,数据的获取和处理是一项巨大的挑战。
系统中的变量可能受到各种因素的影响,需要大量的实验或观测数据来揭示其内在规律。
其次,模型的复杂性也是一个问题。
过度复杂的模型可能导致过拟合,而过于简单的模型则可能无法捕捉系统的复杂动态。
因此,如何选择合适的模型复杂度,以及如何有效地处理非线性、非平稳和噪声等问题,是辨识过程中需要解决的关键问题。
自动控制原理多变量系统知识点总结自动控制原理涉及的知识点繁多而深奥,其中,多变量系统是其中的一个重要分支。
多变量系统指的是具有多个输入和多个输出的控制系统,它常常用来描述和控制复杂的工业过程。
在这篇文章中,将对多变量系统的基本概念、建模方法和常见的控制策略进行总结,希望对读者们对多变量系统有一个清晰的了解。
一、多变量系统的基本概念多变量系统是指具有多个输入和多个输出的控制系统。
一个多变量系统可以用矩阵形式表示,其中输入矩阵表示控制器对系统的输入,输出矩阵表示系统对输入的响应。
多变量系统的状态可以通过状态方程来描述,状态方程是一组描述系统演变的微分方程。
多变量系统的稳定性可以通过判据和观测函数来进行判断。
二、多变量系统的建模方法多变量系统的建模是指根据实际问题,将系统的输入、输出和状态之间的关系建立数学模型。
常用的多变量系统建模方法包括物理建模、数据建模和经验建模。
物理建模根据系统的物理特性建立数学模型,数据建模通过收集实际数据来建立模型,经验建模则是根据经验知识和专家经验来建立模型。
三、多变量系统的控制策略多变量系统的控制策略旨在实现对系统的稳定性、性能和鲁棒性的控制。
常用的多变量控制策略包括PID控制、模型预测控制和最优控制。
PID控制是一种经典的控制策略,通过调节比例、积分和微分参数来实现对系统的稳定性和性能的控制。
模型预测控制是一种基于系统数学模型进行预测和优化的控制策略,最优控制则是通过优化目标函数来寻找系统最优控制输入。
四、多变量系统的应用领域多变量系统广泛应用于各个领域,包括化工、电力、航空等工业过程。
在化工领域,多变量系统常用于控制化工反应过程,保持反应物浓度和温度等参数在一定范围内。
在电力领域,多变量系统可用于控制电网的稳定性和供电质量。
在航空领域,多变量系统可用于控制飞行器的姿态和航迹。
五、总结多变量系统是自动控制原理中的一个重要分支,它涉及的知识点繁多而复杂。
本文对多变量系统的基本概念、建模方法和常见的控制策略进行了总结。
频域解耦控制与多变量系统的优化控制器设计频域解耦控制(Frequency Domain Decoupling Control)是一种通过对多变量系统进行频域分析和控制的方法。
多变量系统指的是具有多个输入和输出的系统,这些输入和输出之间可能存在耦合关系。
优化控制器设计是指根据系统的特性和性能要求,设计出最优的控制器来实现系统的稳定和性能优化。
频域解耦控制的基本思想是通过设计合适的频域控制器,将多变量系统分解为多个单变量回路,从而实现对系统的解耦。
解耦后的子系统可以通过独立的单变量控制器进行控制,简化了系统的控制问题。
频域解耦控制的关键是通过适当的频域设计方法将多变量系统转化为多个单变量系统,并采用合适的控制策略将其稳定和优化。
频域解耦控制的具体实现过程包括以下几个步骤:1. 确定系统的输入输出关系:首先需要建立系统的输入与输出之间的数学模型,可以采用传递函数或状态空间模型表示。
通过确定系统的参数和互关系,得到多变量系统的传递函数矩阵或状态空间矩阵。
2. 进行频域分析:利用频域分析方法,对多变量系统的传递函数矩阵或状态空间矩阵进行分析,得到系统的频域响应特性。
包括振荡频率、衰减系数、相位等参数。
3. 进行解耦设计:根据系统的输入输出关系和频域分析结果,设计相应的频域解耦器。
解耦器用于分解多变量系统成为多个单变量回路,并通过合适的耦合矩阵来减弱或消除不同回路之间的耦合影响。
4. 设计单变量控制器:根据解耦后的子系统,针对单个回路设计相应的单变量控制器。
可以采用PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等不同的控制策略。
5. 完整系统的控制:将设计好的解耦器和单变量控制器结合起来,形成完整的频域解耦控制系统。
通过对每个单变量回路的控制,实现对整个多变量系统的控制和优化。
多变量系统的优化控制器设计是在频域解耦控制的基础上进行的。
优化控制器的设计目标是在系统稳定的前提下,通过合适的控制策略来优化系统的性能指标。
多变量解耦控制方法研究多变量解耦控制是现代控制理论中的重要分支,也是工业过程控制的关键技术之一、在实际工程应用中,往往需要同时控制多个输入输出变量,而这些变量之间往往存在相互影响和耦合关系。
多变量解耦控制方法旨在消除这种耦合,实现多变量系统的分离控制和单变量控制。
多变量解耦控制方法主要应用于工业过程控制、化工过程控制、电力系统控制等领域。
其核心思想是通过对系统进行建模和分析,利用现代控制理论中的方法和技术,将多变量系统转化为多个单变量的子系统,从而实现系统的解耦控制。
多变量解耦控制方法通常包括模型预测控制(MPC)、广义预测控制(GPC)、自适应控制等。
模型预测控制(MPC)是一种基于优化理论和动态系统模型的先进控制方法,广泛应用于工业过程控制领域。
MPC通过建立系统的数学模型,根据系统状态的变化进行预测,并在每个控制周期内进行优化求解,以实现对系统变量的控制。
在多变量系统中,MPC通过对多个子系统进行分析和建模,将多变量控制问题转化为多个单变量的优化控制问题,然后采用协调控制策略来实现解耦控制。
广义预测控制(GPC)是一种通过在线参数估计和模型预测来实现多变量控制的方法。
GPC通过对系统建立动态模型,利用过去时刻的控制输入和输出数据,通过在线参数估计来更新模型的参数,实现对系统的预测和控制。
与MPC相比,GPC更加适用于动态环境下的多变量系统控制,具有良好的鲁棒性和自适应性。
自适应控制是一种利用自适应算法和参数估计方法来实现多变量解耦控制的方法。
自适应控制能够根据系统的变化和模型的误差,自动调整控制器的参数,以实现对系统的自适应控制。
在多变量系统中,自适应控制方法可以通过在线参数估计和优化算法,实现对多个子系统的解耦控制和优化控制。
总之,多变量解耦控制方法是实现多变量系统控制的重要技术,对于提高系统的性能和稳定性具有重要意义。
未来,随着控制理论的不断发展和应用领域的扩大,多变量解耦控制方法将得到进一步的研究和应用,并在各个领域中发挥更大的作用。
多变量系统的辨识与闭环控制及相应matlab程序文章标题:多变量系统的辨识与闭环控制一、引言在工程领域中,多变量系统的辨识与闭环控制一直是一个备受关注的重要课题。
本文将从系统辨识和闭环控制的角度探讨多变量系统,并结合相关的matlab程序进行深入分析和讨论。
二、多变量系统的特点1. 多变量系统是指具有多个输入和多个输出的系统,其特点是相互之间存在较强的耦合关系,一个输入的变化会对多个输出产生影响,反之亦然。
2. 在实际工程中,多变量系统的辨识和控制具有挑战性,需要综合考虑各个变量之间的相互影响和耦合关系,以及系统内部的非线性因素。
三、多变量系统的辨识1. 多变量系统的辨识是指通过实验数据或模拟方法,确定系统的数学模型,包括系统的传递函数、状态空间模型等。
2. 为了对多变量系统进行辨识,可以使用系统辨识工具箱中的一些方法,如最小二乘法、最大似然法等,结合matlab程序进行数据处理和参数估计,从而得到系统的数学模型。
四、多变量系统的闭环控制1. 多变量系统的闭环控制是指在实际应用中,通过设计控制器来实现系统的稳定性、鲁棒性和性能指标的要求。
2. 针对多变量系统的闭环控制,可以采用多变量控制系统设计方法,如模态分解控制、鲁棒控制等,并通过matlab程序进行设计和仿真验证。
五、matlab程序实现1. 通过matlab中的系统辨识工具箱,可以使用辨识命令对多变量系统的数据进行辨识,得到系统的数学模型。
2. 在多变量系统的闭环控制设计中,可以利用matlab中的控制系统工具箱,设计控制器并进行仿真验证,以实现闭环控制的目标。
六、个人观点和总结通过本文的讨论,我们深入了解了多变量系统的辨识与闭环控制的重要性和复杂性,以及matlab程序在系统分析与设计中的作用。
多变量系统的辨识和控制是一个具有挑战性和发展前景的研究领域,需要我们在实践中不断探索和创新。
多变量系统的辨识与闭环控制是一个重要且复杂的课题,需要我们不断学习和实践,以期能够在工程领域中取得更好的应用与推广。
多变量控制系统的设计与调节多变量控制系统是指涉及多个输入和输出变量的控制系统。
在工业自动化过程中,多变量系统广泛应用于化工、电力、制造等领域,能够实现复杂过程的自动化控制和优化。
本文将探讨多变量控制系统的设计和调节方法。
一、多变量控制系统的概述多变量控制系统中,存在多个输入信号和多个输出信号,各个输入和输出之间可能存在耦合关系。
与单变量控制系统相比,多变量控制系统更为复杂,需要综合考虑多个因素,以实现系统的稳定和优化。
二、多变量控制系统设计的关键问题1. 系统建模多变量控制系统的设计首先需要对系统进行准确的建模。
常用的建模方法包括物理模型、经验模型和数据驱动模型等。
通过选择合适的建模方法,可以有效地描述系统的动态特性和相互关系,为后续的控制器设计提供基础。
2. 控制结构选择多变量控制系统的控制结构选择是关键一步。
常见的控制结构包括串级控制、并联控制和内外环控制等。
在选择控制结构时,需要考虑系统的复杂性、稳定性和控制精度等因素,并根据实际需求做出合理的决策。
3. 控制器设计针对多变量控制系统,需要设计合适的控制器来实现系统的稳定和优化。
常用的控制器设计方法包括PID控制器、模型预测控制器和自适应控制器等。
根据系统的特性和需求,选择适合的控制器设计方法,并进行参数调节和优化,以达到要求的控制效果。
三、多变量控制系统的调节方法1. 解耦控制多变量控制系统中,输入和输出之间可能存在耦合关系,即一个输入的变化可能对多个输出产生影响。
为了减小耦合效应,可以采用解耦控制的方法。
常用的解耦控制方法包括静态解耦和动态解耦等技术。
通过解耦控制,可以提高系统的稳定性和控制性能。
2. 预测控制预测控制是一种基于系统模型的控制方法,通过对系统未来的状态进行预测,来指导控制器的输出。
在多变量控制系统中,预测控制可以有效地处理输入和输出之间的耦合关系,并实现对系统的优化控制。
常见的预测控制方法包括模型预测控制和广义预测控制等。
多变量耦合系统PID神经网络控制方法研究朱林;吴冬雪;赵倩【摘要】多变量系统内部的耦合性以及对象参数的复杂性,给控制系统的设计带来了一系列的问题。
传统控制方法无法对其进行精确解耦,导致系统控制精度较低。
本文构建一种基于遗传算法优化的PID神经网络解耦控制器。
该方法利用PID优良的动态控制特性和神经元网络非线性表达能力对多变量耦合系统进行解耦,在神经网络权值修正算法中增加动量项,提高网络学习效率,并采用遗传算法优化初始权值,克服了PID神经网络权值学习过程中易陷入局部最优值的缺点,提高了控制精度。
仿真结果表明:优化后的PID神经网络具有较高的稳态精度和较快的响应速度,能够实现解耦控制。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P125-128)【关键词】神经网络;遗传算法;多变量;解耦;PID控制【作者】朱林;吴冬雪;赵倩【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院,包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,包头014010;中海石油海南天然气有限公司,海口578001【正文语种】中文【中图分类】TP1830 引言以多变量、强耦合、非线性为特点的复杂工业过程控制,一直是控制理论与控制工程领域的研究热点和前沿。
复杂工业过程控制由于数学模型变量多、变量间耦合、非线性和高阶,相应控制器设计困难。
在工业控制中,PID控制一直是通用、有效的控制方法[1]。
但是,面对多变量、强耦合、非线性为特点的复杂工业过程,PID控制效果会变差甚至不可控。
神经网络具有很强的自学习、自适应和任意非线性表达能力,近年来逐渐应用于复杂系统的控制中。
当系统存在不确定性因素时,更能体现神经网络的优越性。
文献[2]以二变量耦合时变系统为对象,设计了一种PID神经网络模型。
该模型与用神经网络对PID控制器参数进行辅助修改的方法有本质的区别[3,4]。
应用PID神经网络控制时,无需为对象的参数和系统结构进行辨识,可根据对象参数变化时对系统输出的影响,“在线”地调整PID神经网络的权值,较好地解决了多变量、耦合系统的控制难题。
多变量耦合系统的辨识方法在现代科学研究中,多变量耦合系统的辨识方法一直是一个重要的课题。
多变量耦合系统指的是由多个相互耦合的变量组成的系统,这些变量之间相互影响,相互作用,形成一个复杂的动态网络。
在实际应用中,我们经常会遇到这样的系统,比如气候系统、生态系统、经济系统等。
要想准确地理解和预测多变量耦合系统的行为,首先需要对系统进行辨识。
系统的辨识是指通过观测系统的输入和输出,利用数学模型来描述系统的动态特性,从而实现对系统行为的理解和预测。
在多变量耦合系统中,由于变量之间存在相互作用,系统模型往往比较复杂,辨识起来也更具挑战性。
针对多变量耦合系统的辨识问题,目前主要有两种方法,一种是基于物理模型的方法,另一种是基于数据驱动的方法。
基于物理模型的方法是指利用已知的系统物理方程来建立数学模型,然后通过参数估计等方法来辨识系统的动态特性。
这种方法的优势是可以充分利用系统的物理知识,建立的模型具有一定的可解释性和通用性。
然而,由于多变量耦合系统的复杂性,物理模型往往难以完全描述系统的动态特性,参数估计也会受到模型结构的限制。
相比之下,基于数据驱动的方法则是直接利用系统的输入和输出数据,通过统计分析和机器学习等方法来建立系统的模型。
这种方法不依赖于对系统的物理认识,可以更灵活地适应不同类型的系统,并且在处理复杂系统时表现出色。
然而,数据驱动方法也面临着数据获取困难、模型过拟合等问题,需要更多的数据和技术手段来保证模型的准确性和鲁棒性。
在实际应用中,基于物理模型和数据驱动的方法往往会结合使用,以充分发挥各自的优势。
比如可以首先通过物理模型建立基本的系统结构,然后利用数据驱动方法对模型进行修正和优化;或者可以在数据驱动方法的基础上引入一些物理约束,以提高模型的可解释性和稳健性。
总的来说,多变量耦合系统的辨识是一个复杂而又具有挑战性的问题,需要综合运用不同的方法和技术手段。
未来随着数据采集和计算能力的不断提高,相信我们对多变量耦合系统的理解和控制能力也会不断提升,为解决现实世界中的复杂问题提供更有力的支持。
多变量解耦控制方法多变量解耦控制(Multivariable Decoupling Control)是一种用于多变量控制系统的控制方法,旨在解决多变量系统中变量之间相互影响的问题,以实现对个别变量的独立控制。
本文将重点介绍多变量解耦控制的基本原理、应用领域以及实现方法。
多变量解耦控制的基本原理是将多变量控制系统转化为一组耦合度相对较小的单变量子系统,从而能够实现对这些单变量子系统的相对独立控制。
在多变量控制系统中,由于变量之间存在相互耦合的影响,当控制一些变量时,其他变量的变化也会受到影响,导致控制效果不理想。
多变量解耦控制通过重新设计系统的控制结构,使得系统中的耦合影响尽可能减小,从而实现对每个变量的独立控制。
多变量解耦控制在许多工业领域中得到广泛应用,如化工过程控制、能源系统控制、飞行器控制等。
这些系统通常由多个变量组成,变量之间存在耦合关系。
例如,在化工过程控制中,系统的温度、压力、流量等变量相互影响,为了实现对每个变量的独立控制,需要采用多变量解耦控制方法。
多变量解耦控制的实现方法有多种,其中最常用的方法是基于传递函数模型的解耦控制设计。
这种方法通常包括两个步骤:模型建立和解耦控制器设计。
首先,通过系统辨识方法获得多变量系统的传递函数模型,然后根据系统的传递函数模型设计解耦控制器。
在解耦控制器设计中,通常采用频域设计方法,通过对系统的传递函数进行频域分析,确定解耦控制器的参数。
除了基于传递函数模型的解耦控制方法,还有一些其他的多变量解耦控制方法,如基于状态空间模型的解耦控制、模型预测控制、自适应控制等。
这些方法基于不同的控制原理和数学模型来实现多变量系统的解耦控制,可以根据实际需要选择适当的方法。
总结起来,多变量解耦控制是一种用于多变量控制系统的控制方法,通过重新设计系统的控制结构,实现对每个变量的独立控制。
它在工业领域中得到广泛应用,可以通过基于传递函数模型、状态空间模型、模型预测控制、自适应控制等方法来实现。
多变量耦合系统的辨识方法英文回答:Identifying methods for multi-variable coupled systems can be challenging, as the interactions between variables can make it difficult to isolate and analyze individual components. However, there are several approaches that can be used to identify and understand these systems.One commonly used method is the use of mathematical modeling. By developing a mathematical model thatrepresents the relationships between the variables in the system, it is possible to analyze how changes in onevariable affect the others. This can be done using techniques such as differential equations, system identification, or machine learning algorithms. For example, in a chemical reaction system, variables such as temperature, pressure, and concentration may be coupled together. By developing a mathematical model that describes the reaction kinetics and mass transfer processes, it ispossible to understand how changes in one variable, such as temperature, affect the others.Another approach is through experimental methods. By conducting controlled experiments and measuring the responses of different variables, it is possible to analyze the interactions and dependencies between them. For example, in a mechanical system, variables such as force, displacement, and velocity may be coupled together. By conducting experiments where one variable is varied while the others are kept constant, it is possible to observe how changes in one variable affect the others.Additionally, advanced data analysis techniques canalso be used to identify and understand multi-variable coupled systems. This can involve analyzing large datasets and using statistical methods to identify patterns and relationships between variables. For example, in afinancial system, variables such as stock prices, interest rates, and exchange rates may be coupled together. By analyzing historical data and using techniques such as correlation analysis or regression analysis, it is possibleto understand how changes in one variable impact the others.中文回答:辨识多变量耦合系统的方法可能会很具有挑战性,因为变量之间的相互作用会使得隔离和分析各个组成部分变得困难。
多变量解耦控制方法随着被控系统越来越复杂,如不确定性、多干扰、非线性、滞后、非最小相位等,需要控制的变量往往不只一个,且多个变量之间相互关联,即耦合,传统的单变量控制系统设计方法显然无法满足要求,工程中常常引入多变量的解耦设计........。
其思想早在控制科学发展初期就已形成,其实质是通过对一个具有耦合的多输入多输出控制系统,配以适当的补偿器,将耦合程度限制在一定程度或解耦为多个独立的单输入单输出系统。
其发展主要以Morgan于1964年提出的基于精确对消的全解耦状态空间法........及Rosenbrock于20世纪60年代提出的基于对角优势化的现代频率法.....为代表,但这两种方法都要求被控对象精确建模,在应用上受到一定的限制.近年来,随着控制理论的发展,如特征结构配置解耦、自校正解耦、线性二次型解耦、奇异摄动解耦、自适应解耦、智能解耦、模糊解耦等等。
解耦控制一直是一个充满活力、富有挑战性的问题。
本文针对解耦方法进行了概述,并分析了其应用现状。
一、解耦控制的现状及问题1.1 传统解耦控制传统解耦方法包括前置补偿法和现代频率法.前者包括矩阵求逆解耦、不变性解耦和逆向解耦;后者包括时域方法,其核心和基础是对角优势,奈氏(Nyquist)稳定判据是其理论基础,比较适合于线性定常MIMO系统.主要包括:1)逆奈氏阵列法逆奈氏阵列法是对控制对象进行预先补偿,使传统函数的逆成为具有对角优势和正规性的矩阵。
由于正规阵特征值对摄动不敏感,因而有较强的鲁棒性,其应用广泛。
当然,当正规阵的上(下)三角元素明显大于下(上)三角元素时,可采用非平衡补偿法进行修正来提高鲁棒性,同时由于利用逆奈氏判据选择反馈增益时并不能保证闭环传递函数本身的对角优势,因此需反复调整补偿器的参数,使设计结果真正符合对角优势。
2)特征轨迹法特征轨迹法是一种分析MIMO系统性态的精确方法。
当采用其中的增益平衡法和特征向量配正法对补偿器进行近似处理时,其精确性难以得到保证,因而工程应用有限。
多维数据耦合方法
多维数据耦合方法主要有以下两种:
1. 动态耦合:由于动态增益引起的干扰。
2. 静态耦合:由于静态增益引起的干扰。
由于耦合产生的干扰使得多维传感器在实际的应用的性能指标会受到很大的负面的影响,会使得传感器在应用中往往达不到理想的结果。
因此,解耦就成为多维传感器在实际的应用中的一个重要的环节。
目前国内外对多维传感器的静态耦合的解决方法已经比较成熟,本文主要是对多维传感器的动态耦合解耦。
如需更多信息,建议阅读相关论文或请教数据科学专业人士。
多变量耦合系统在工业中的应用摘要:在机组功率调节、供热抽汽压力调节、工业抽汽压力调节时各受控对象相互影响,因此该系统为多变量耦合系统,一般的控制方法难以得到满意的控制效果;针对系统的上述特性,并根据实际情况,把它们看成一个统一的整体来考虑,并将多变量串级解耦技术应用到控制系统当中,使该系统的控制品质有了较大的提高;在自动投入后,电厂发电、热网供热、工业抽汽系统能够经济、稳定地运行,为电厂取得良好的社会效益和经济效益奠定了基础。
关键词:功率调节工业抽汽供热抽汽多变量解耦
引言
供热抽汽采用两机的低压缸前抽汽为汽源,由两个由油动机驱动的蝶阀控
制抽汽压力,供热抽汽的额定压力为0.196MPa;工业抽汽承担供气的重任,它
采用两机的一级调整抽汽为汽源、由四个油动机驱动的调节阀门(中调门)控制
工业抽汽压力,工业抽汽的额定压力为4.122Mpa,满负荷为160T/H。
当机组
功率、供热抽汽压力、工业抽汽压力中任一变量发生扰动时,其它两个变量都会
受到影响,而它们的变化反过来又会影响这个变量,因此,在考虑控制策略时,不应把系统分开对待,应将各系统看作一个多变量整体。
这种电、热、汽联调的
机组在内蒙尚属首次,这也增加了控制策略选取和自动投入的难度。
为保证系统的稳定性和经济性,调试时采用多变量解耦控制策略,尽可能减
少变量间的相互影响。
考虑到实际应用时,控制策略受DCS系统运算速度和对
象数学模型不确定性等因素影响,我们将一些控制方法做了一定的简化,使其更适合实际运用。
1 理论依据
1.1控制对象介绍
系统在实际应用时,有以下三种情况
(1)工业抽汽压力自动投入,供热抽汽压力自动未投(电汽联调)
(2)工业抽汽压力自动未投,供热抽汽压力自动投入(电热联调)
(3)供热抽汽压力自动投入,工业抽汽压力自动投入(电热汽联调)
前两种方式为双输入、双输出的多变量控制系统;在第三种情况下,系统控制对象为三输入、三输出的多变量对象:三个输入调节量为高调门指令u1,中调门指令u2,低压缸出口碟阀指令u3;三个输出控制量为机组实发功率P,工业抽汽压力P1,供热抽汽压力P2。
三种情况的传递函数分别如式(1)、式(2)、式(3)
(1)
(2)
(3)
1.2解耦控制方法
解耦的本质在于设置一个逻辑网络,减少或解除耦合,以保证各个单回路控制对象能独立的工作。
常用的解耦控制方法共有:串级解耦控制、反馈解耦控制、前补偿法三种,本系统选用串级解耦控制方法中的对角矩阵法,下面以双输入、双输出的多变量对象为例,介绍一下对角矩阵解耦方法。
图(一)中,G c1(s)、G c2(s)为控制器,D11、D21(s)、D12(s)、D22(s)为解耦器,G11(s)、G21(s)、G12(s)、G22(s)为控制对象的传递函数。
Y1、Y2为输出。
如图(一)所示,,被控量与控制量之间的关系矩阵为:
(4 )
D
控制量与调节器输出之间的关系矩阵为
11
(5)
由(4)式和(5)式得到系统传递函数为
(6)对角矩阵解耦方法是将传递函数矩阵转化为对角阵的形式,相当于以下形式
(7)由(6)式和(7)式可得到解耦器的数学模型为
(8)如果解耦器设计成与式(8)相同或与式(8)相近的形式,则系统可化为式(7)的形式,框图如图(二)所示,可见两组控制对象相互之间不再影响,达到了解耦的目的。
对于式(3)的三输入、三输出系统,通过上述办法也可以的求得解耦器的数学模型,但变量越多,解耦器越复杂,必须对其进行近似简化。
工业抽汽自动投入时,考虑到对抽汽压力和供热压力的精度要求不是很高,故抽汽压力和供热压力的控制器选取比例调节器,且调节死区放得稍大。
电厂供热和抽汽控制根据实际应用可分为三种情况,其中电热联调和电汽联调为两输入、两输出系统,而电热汽联调为三输入、三输出系统,其解耦控制原理图如图(三)所示,在实际调试时必须分别对三种情况进行参数整定。
2.1解耦控制器的求取
为简化控制系统,并减少因计算量大而带来的控制偏差,将所有解耦器都近似为比例系数,电热联调和电汽联调各有四个解耦系数,电热器联调为九个解耦系数,也就是说需整定三种情况共十七个解耦系数。
另外,在实际工业中难以得到控制对象精确的数学模型,因而在整定时采用先按前面用到的公式计算近似值,然后在实际调试时用试凑的办法得到最佳的控制参数。
2.2动态响应
(1)图(四)为解耦控制未投入,工业抽汽压力加扰动时发电机功率(红色)、工业蒸汽压力(绿色)、供热蒸汽压力(蓝色)的响应曲线。
(2) 图(五)为解耦控制投入,工业抽汽压力加扰动时发电机功率(红色)、工业蒸汽压力(绿色)、供热蒸汽压力(蓝色)的响应曲线。
图(四)
图(五)
3 结语
系统采用中调门和低压缸出口蝶阀调节工业抽汽压力和供热抽汽压力,并承担供汽和给城市供热的任务,自动调节品质的好坏、控制系统的稳定性具有较重要的现实意义。
由图(四)和图(五)的响应曲线可见,采用多变量解耦控制技术之后,三个变量之间互扰明显减小,对象的调节品质有了很大的提高,调节效果比未投解耦控制时有明显改善。