化工过程多回路PID控制系统模式切换参数自整定

• 作者: 王建松 许锋 罗雄麟
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 过程控制 多变量系统 多回路控制 PID 自整定 Nyquist阵列设计法
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 过程系统工程
• 页码范围: 1647-1657
• 页数: 10页
• 分类号: TP273,TQ021.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211473

摘要

化工过程一般为多变量系统，但其主要控制方案为分散多回路PID常规控制。由于多变量系统内部存在不同程度的耦合作用，各控制回路之间存在相互影响，当其他回路进行手动/自动模式切换时，本回路等效被控对象将会发生突变，导致本回路的原有控制参数不能适应等效被控对象的变化，造成控制性能下降，甚至闭环系统不稳定。为避免这种情况的发生，从整个系统的角度研究控制回路模式切换时的稳定性，采用多变量频域Nyquist阵列设计法。基于对角优势下正Nyquist稳定性判据，从Gershgorin圆边界点的角度定量分析各个控制回路在模式切换前后的稳定性变化程度，从而确定各回路控制器增益的调整方向及程度，实现各回路的控制器参数在控制回路模式切换瞬间的自动整定，尽可能抵消控制回路模式切换对整个系统的扰动，保证整个系统的闭环稳定性。以Shell公司重油分馏塔的多回路PID控制系统为例，将3个PID控制回路依次投用时，根据Gershgorin圆边界点进行控制参数的自整定，闭环系统仍能保持一定的控制性能，否则闭环系统将不稳定。