197 第10章 解耦控制系统
当再同一设备或装置上设置两套以上控制系统时，就要考虑系统间关联的问题。其关联程度可通过计算各通道相对增益大小来判断。如各通道相对增益都接近于1，则说明系统间关联较小；如相对增益于1差距较大，则说明系统间关联较为严重。对于系统间关联比较小的情况，可以采用控制器参数整定，将各系统工作频率拉开的办法，以削弱系统间的关联的影响。如果系统间关联非常严重，就需要考虑解耦的办法来加以解决。解耦的本质是设置一个计算装置，去抵消过程中的关联，以保证各个单回路控制系统能独立地工作。
为了便于分析，下面对2×2系统的关联及其解耦方法进行研究。具有关联影响的2×2系统的方块图如图10—1所示。
从图10—1可看出，控制器c1的输出p1（s）不仅通过传递函数G11（s）影响Y1，而且通过交叉通道传递函数G21（s）影响Y2。同样控制器c2的输出p2（s）不仅通过传递函数G22（s）影响Y2，而且通过交叉通道传递函数G12（s）影响Y1。
上述关系可用下述数学关系式进行表达：
Y1（s）=G11（s）P1（s）+G12（s）P2（s） （10—1）
Y2（s）=G21（s）P1（s）+G22（s）P2（s） （10—2）
将上述关系式以矩阵形式表达则成：
)()()()()()()()(212221121121sPsPsGsGsGsGsYsY （10—3）
或者表示成：
Y（s）=G（s）P（s） （10—4）
式中 Y（s）——输出向量；
P（s）——控制向量；
G（s）——对象传递矩阵：
)()()()()(22211211sGsGsGsGsG （10—5）
所谓解耦控制，就是设计一个控制系统，使之能够消除系统之间的耦合关系， P1（s） G11（s） Y1（s）
过程控制 石 油 化 工 自 动 化，２００８，６：４７ ＡＵＴ０ＭＡＴ１０Ｎ ＩＮ ＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭ１ＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
乙烯装置干燥器再生系统解耦控制
张 普，曹 俊
（中国石油独山子石化分公司乙烯厂仪表车间，新疆独山子８３３６００）
摘要：简单介绍乙烯装置干燥器再生系统的工作原理及其在乙烯生产过程中的重要作用，针对再生过程控制中所存在的 耦合问题，建立数学模型，重点分析干燥器再生系统温度与流量控制耦合产生的原因，结合数学函数关系表达式推导出于燥器 再生系统的解耦控制算法，并利用ＤＣＳ前馈控制功能实现再生系统的解耦控制，希望对类似的耦合控制有一定的指导作用。 关键词：干燥器；再生；耦合；解耦控制；ＣＳ３０００ 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—７３２４（２００８）０６—００４７～０２
Ｔｈｅ Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｈｙｄｒａｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｕｎｉｔ Ｚｈａｎｇ Ｐｕ，Ｃａｏ Ｊｕｎ （Ｐｅｔｒｏ Ｃｈｉｎａ Ｄｕｓｈａｎｚｉ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｌａｎｔ，Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｈｏｐ，Ｄｕｓｈａｎｚｉ，８３３６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｈｙｄｒａｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｕｎｉｔ ａｎｄ ｉｔｓ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｂｕｉｌｔ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｈｙｄｒａｔｏｒ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ
综合性设计型实验报告
系别：化工机械系 班级：10级自动化（2）班 2013—2014学年第 一 学期
学号 1020301027 姓名 李忠坪 指导教师 王淑钦
课程名称 综合性设计型实验
实验名称 解耦控制系统仿真研究 实验类型 设计性
实验地点 实验时间 2013.12.16--2013.12.27
实验内容：（简述）
1、针对确定的双输入双输出控制对象模型，进行多变量控制系统耦合程度分析，计算相对增益，确定变量配对。
2、设计解耦控制器。
3、利用MATLAB simulink软件进行对象仿真研究，包括建立仿真框图和进行控制系统仿真，得出仿真结果曲线。
4、针对以上仿真结果进行比较分析，理解解耦控制器设计的意义和过程。
5、利用MATLAB simulink软件进行控制系统仿真研究，包括建立控制仿真框图建立和进行控制系统仿真，得出仿真结果曲线。
实验目的与要求：
1、掌握解耦控制的基本原理和实现方法。
2、学习利用模拟电路实现解耦控制及实验分析。
设计思路：（设计原理、设计方案及流程等）
1、查阅资料确定一双输入双输出控制对象模型，分析多变量控制系统的耦合程度分析，计算相对增益，确定变量配对。
2、设计解耦控制器。
3、利用MATLAB simulink软件进行对象仿真研究，包括建立仿真框图和进行控制系统仿真，得出仿真结果曲线。
A、先完成不存在耦合时的仿真框图建立并得出仿真结果。
B、完成系统耦合时的仿真框图建立并得出仿真结果。
C、进行解耦控制仿真框图的建立并得出仿真结果。
4、针对以上仿真结果进行比较分析，理解解耦控制器设计的意义和过程。
5、利用MATLAB simulink软件进行控制系统仿真研究，包括建立控制仿真框图建立和进行控制系统仿真，得出仿真结果曲线。
A、针对单回路系统（无耦合）的系统进行控制系统仿真框图建立，得出仿真结果。
２００６年第３期 工业仪表与自动化装置 ・１９・
基于遗传算法和解耦控制的温湿度控制系统的设计
潘春月 （温州职业技术学院电气电子工程系，浙江温州３２５０３５） 摘要：针对温湿度控制系统，提出了一种基于遗传算法的ＰＩＤ参数寻优方法。给出了系统硬件 与软件的实现方法。应用结果表明，系统具有良好的特性。 关键词：遗传算法；解耦；ＰＩＤ；单片机；温湿度控制 中图分类号： ７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－０６８２（２００６）０３－００１９－０３ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＡ ａｎｄ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ＰＡＮ Ｃｈｕｎ—ｙｕｅ （Ｅｌｅｃ＆Ｅｌｅｔ Ｅｎｇ Ｄｅｐｔ ｏｆ Ｗｅｎｚｈｏｕ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｗｅｎｚｈｏｕ ３２５０３５，Ｃｈ／ｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉ￣ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓ— ｅｎｔｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ＧＡ．・ｂａｓｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｏｕｔ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ＰＩＤ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｗｉｔｈ ｍａｎｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｄｅｃｏｕｐｈｎｇ；ＰＩＤ；ｓｉｎｇｌｅ－・ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉ－・ ｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
