工業生產解耦控制方法分析研究

李興龍（唐山三友遠達纖維有限公司，河北　唐山　063305）

工業生產解耦控制方法分析研究

李興龍
（唐山三友遠達纖維有限公司，河北唐山063305）

摘要：本文首先綜述傳統的解耦方法以及解耦控制新的發展和應用，并且研究工業生產中常用的一些解耦控制系統的設計方法，最后在理論分析的基礎上，利用MCGS組態軟件、智能儀表和THJ-3高級過程控制系統對雙輸入雙輸出變量進行了解耦控制，即上水箱液位與出水口溫度的解耦控制，并取得了較好的效果。

關鍵詞：解耦控制；MCGS組態環境；上水箱液位；出水口水溫

1　引言

在現代化生產過程當中，隨著對生產過程的要求越來越高，控制技術和控制方法也要相應的改進，多變量過程控制系統是一種復雜的控制系統，解耦問題是多變量過程控制系統的一個非常突出的問題，解耦控制也是一個有濃厚應用背景的課題，無論是在國內還是在國外，解耦控制系統都是一個非常熱門的話題，成為自動化領域中的一個相當熱門的研究方向。

圖1　引入解耦裝置后的溫度-液位控制系統

2　傳統解耦方式

傳統的解耦方式包括對角矩陣法、狀態變量法、相對增益方法、對角優勢法，其中對角矩陣法因為能較為方便的實現多變量解耦的設計，所以在實際中得到了廣泛的應用。盡管現在關于狀態變量法的研究非常多，但其應用并不廣泛。相對增益法已經成功的用在了精餾塔的控制中，這使得它更具吸引力。對角優勢法非常復雜，需要借助圖像顯示和計算機進行輔助設計，但隨著計算機技術的發展這已不是問題。

圖2　未加解耦控制時液位加階躍干擾時溫度變化曲線圖

3　水箱液位與出水口溫度的解耦控制

由圖1可知，系統實現完全解耦的條件為：即

圖3　加入解耦控制后溫度加階躍干擾曲線圖

由圖2和圖3可以看出，當給出水口溫度加入一個階躍干擾后，上水箱液位曲線沒有變化，還穩定在原來的狀態，當溫度再次達到穩定狀態后，液位也還穩定與原來的狀態，可以說，解耦裝置讓系統達到了較好的解耦效果。

通過實驗可以看出上水箱液位與出水口溫度解耦控制實驗中，在不加入解耦裝置的情況下，一個量的變化會引起另外一個量的變化；當加入解耦裝置以后，系統達到穩定狀態后在一個量上加入干擾，幾乎不會影響另外一個量的變化。在解耦效果很好也即達到完全解耦的情況下，一個量的變化就不會影響到另外一個量，也就是說，在變量與變量相關的控制系統中加入解耦裝置，如果解耦裝置設計得當以及調試得好的話，那么就可以使得有耦合關系系統在得到解耦之后等價于幾個相互獨立的系統。

結語

在研究了前面的解耦控制理論與一些常用的解耦方法的基礎上，利用相對比較簡單的前饋補償解耦法對上水箱液位與出水口溫度進行解耦控制，是利用MCGS組態軟件在THJ-3高級過程控制系統以及智能儀表的控制下進行的實驗過程，并且取得了比較好的解耦效果。

參考文獻

[1]金以慧，方崇智.過程控制[M].北京：清華大學出版社，2002（03）：1-7，171-178.

[2]俞金壽，蔣蔚孫.過程控制工程[M].北京：電子工業出版社，2007（07）：3-6，113-114.

[3]Boullart,L.Delbar,P.ArtificialIntelligence andExpertSystems:NewIssuesinProcess Control,JouralA,vol.28,No.3,1987.

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A