无毒提金新工艺中控制反应液ＰＨ值的智能复合控制算法

作者：西安交通大学（７１００４９） 康荣学 朱永生 张优云 来源：《电子技术应用》 无毒提金新工艺中控制反应液ｐｈ值 的智能复合控制算法 摘要：介绍了一种应用于无毒提金新工艺中反应液ｐｈ值控制的智能复合控制算法。 关键词：反应液ｐｈ值 智能复合控制 随着科学技术和生产的迅猛发展，各个领域对自动控制的要求不断提高，以单纯数学解析结构为基础的控制理论，其局限性日益明显，对于一些大型、复杂和不确定的对象，难以用精确的数学模型描述。即使一些对象能够建立起数学模型，结构也往往十分复杂，难于设计和实现有效控制。近年来十分热门的自适应、自校正控制虽然能在一定程度上解决不确定性问题，但其本质上仍然要求对象模型的在线辨识，故算法复杂、运算量大，应用范围受到限制。实际上，任何一个有效的工业控制设计，都不能由控制理论单独解决，都隐含着人的直觉推理。原有控制理论单纯的数学结构难以处理有关对象的一些定性信息，而单纯运用人的经验知识、技巧和直觉推理，也难以满足对复杂控制系统的设计要求。 假如将人的经验知识、技巧和直觉推理与控制理论相结合，把它作为控制理论解决复杂生产过程的一个补充手段，将使控制理论解决复杂生产过程有一个突破性进展。这种将人的经验知识直接参与生产过程的控制系统，称为智能控制系统。 无毒提金工艺过程是一个复杂的物理化学过程，由于这一工艺过程千变万化，干扰不同，对各个参数的要求不尽相同。如果控制模型过于简单，则导致系统超调量大、调节时间长，造成各个参数不稳定，这些都严重影响无毒提金工艺的生产效率的提高。因而，国内外学者对无毒提金工艺及设备的自动控制曾做了大量工作，以期能实现低能耗和高效率的目标。常用的控制方案归结起来不外乎以下几种： （１）自适应控制（包括模型参考自适应控制和自校正控制）方案； （２）最优控制方案； （3）ｐｉｄ控制（包括各种变型ｐｉｄ控制）方案。 自适应控制方案从理论上讲是较先进的控制方案，但它基本上适用于工况比较稳定的工艺过程。而无毒提金工艺过程各参数相对很难稳定，各参数将在某一值附近频繁变化，最需要有效的控制。否则，对无毒提金搅拌设备控制的经济效果并不明显，控制将无多大的意义。 最优控制方案是用得最多的一种方案，它是在已知系统高阶状态方程后通过线性化和降阶处理，得出一个较精确的低阶状态方程，然后以快速性和系统超调作为控制性能指标，应用最大值原理，得出最佳控制规律。这种控制策略在系统状态方程精确已知时，控制效果很好。 ｐｉｄ控制虽然控制方法较简单，但它在无毒提金搅拌设备各个控制参数变化比较频繁的控制系统中较为实用、可靠。实践经验表明，在参数选择合适的情况下，ｐｉｄ控制性能几乎同最优控制效果一样，有些性能甚至更好些。ｐｉｄ控制需要检测的参数全是电量，而电量的检测远比热量、温度和化学成分的检测容易得多，亦容易实现。但ｐｉｄ控制具有超调大、参数较难确定、对扰动恢复慢等缺点。 综合上述分析的种种情况，针对无毒提金工艺过程的工况要求和各个参数的特点及存在的各种干扰情况，在深入分析其机理的基础上，将最优控制、模糊控制、ｐｉｄ控制结合在一起，作者提出一种具有快速性和灵敏性的智能复合控制方案。 该控制方案既对ｐｉｄ算法加以了改进保留，如在传统ｐｉｄ调节中加入新的微分积分作用，对给定值与测量值变化造成的偏差分别采用不同的调节方式等，又加入了一些模糊调节算法的规则。在偏差大时，希望搅拌设备控制系统各控制参数能快速跟随调整，而对控制精度要求相对降低，所以拟采用快速ｐｉｄ控制方案；当偏差趋小时，为了减小超调量，提高系统的控制精度，拟采用模糊控制为主、最优控制为辅的控制