非线性控制

简介

传统的PID控制器和许多先进控制方法都能有效地控制线性过程。事实上,大多数过程都是非线性的。对于一个非线性程度不高的过程,可以把它当作一个线性过程处理。可是,要控制好一个极端非线性过程,则相当困难。

CyboSoft为极端非线性过程提供了突破性的无模型自适应(MFA)控制解决方案,不需要建立过程模型或重新调整控制器参数。MFA免去了传统的非线性表征过程,组态、投运Nonlinear MFA控制器十分的方便。

解决方案

为什么非线性过程难控?

非线性控制是现代控制理论中的一大难点。线性控制系统理论已经发展的非常成熟了,然而,非线性控制依然是令人头痛的问题。非线性控制之所以困难,是因为非线性行为变化多端。

通常,要使一个自动控制器能有效地控制一个非线性过程,首先要对该过程进行线性化。常用的方法是设计一个反相的非线性函数来补偿非线性行为,使整个过程的输入-输出关系线性化。拟合非线性曲线是一件枯燥乏味的事,往往会由于过程的不确定因素使得以前的努力付之东流。

Nonlinear MFA控制器与PID控制器的比较

下图显示了极度非线性过程的控制趋势图。Nonlinear MFA控制器(上方)能在全量程范围内控制该过程;PID(下方)在线性区域的控制不错,而在非线性区域则失去了控制能力。

流量和压力回路是典型的非线性过程,在不同的操作条件下会使执行器失去控制作用。阀门不可避免的损伤老化也会使其由线性变为非线性。由于能够节能,变频驱动(VFD)已经成为一种流行的流量调节方式;然而,其本身的非线性性给过程增加了一个非线性因素。

在生物技术微型反应器中,用于培养细胞的溶解氧是另一个非线性过程的例子。随着细胞的生长,它们会突然开始消耗大量的氧。由于需要大量的生物技术实验和繁多的细胞种类,用传统的非线性表征方法来解决这个非线性问题,其难度和成本都是巨大的。

总结

即使过程增益成百倍的变化,Nonlinear MFA也能在全量程范围内精确地控制非线性过程。使用Nonlinear MFA无需线性化计算或建立过程模型,只需象征性设置一下MFA控制器增益Kc,无需重新调整。

这个通用性好,功能强大的解决方案简便易用,不需要太多的先进控制或过程建模的知识和经验,无需非线性表征或建立过程模型。Nonlinear MFA控制器能自动控制难以解决的非线性回路,实现平滑的操作过程,延长执行器的使用寿命,提高产品质量,提高生产效率,以及减少能源和材料的浪费。

应用实例


请阅读下列应用实例,了解更多的Nonlinear MFA控制解决方案:

  1. 原油分离装置 - MFA无模型自适应控制及优化
  2. 循环流化床锅炉 - MFA无模型自适应控制