[发明专利]动态矩阵控制优化的油气水卧式三相分离器压力控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种基于动态矩阵控制(DMC)优化的油气水卧式三相分离器内压力比例积分-比例微分(PI-PD)控制方法。

背景技术

PID控制器结构简单,控制方便,被广泛应用于各种工业控制系统中。但是，对于积分、振荡或者不稳定的控制对象，PID有时候很难满足更高的控制要求。例如，在阶跃输入时，经常产生较大的超调和振荡,这可能给生产带来安全隐患。目前,油气水卧式三相分离器压力的控制大多是采用PID控制,如果能在内环加上PD控制,先抑制其超调,外环采用PI控制,将会得到更好的生产性能。动态矩阵控制算法作为先进控制算法的一种,对模型要求很低,同时控制性能良好,如果能将动态矩阵控制和PI-PD技术结合,将能进一步提高炼油和收集天然气的效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有PID控制器的不足之处，提供一种基于动态矩阵控制优化的油气水卧式三相分离器内压力的PI-PD控制方法，用来抑制超调，以便获得更好的实际控制性能。该方法通过结合动态矩阵控制和PI-PD控制，得到了一种带有动态矩阵控制性能的PI-PD控制方法。该方法不仅继承了动态矩阵控制的优良性能，同时形式简单并能满足实际工业过程的需要。

本发明方法首先基于油气水卧式三相分离器内的压力对象的阶跃响应数据建立油气水卧式三相分离器内压力对象的模型，挖掘出基本的对象特性；然后依据动态矩阵控制的特性去整定相应PI-PD控制器的参数；最后对油气水卧式三相分离器内的压力对象实施PI-PD控制。

本发明的技术方案通过数据采集，建立动态矩阵、建立预测模型、预测机理、优化等手段，确立了一种基于动态矩阵控制优化的PI-PD控制方法，利用该方法可有效抑制超调并提高系统的稳定性。

本发明方法的步骤包括：

步骤(1).通过过程对象的实时阶跃响应数据建立被控对象的模型，具体方法是：

a.给被控对象一个阶跃输入信号，记录被控对象的阶跃响应曲线。

b.将a步骤得到的阶跃响应曲线进行滤波处理，然后拟合成一条光滑曲线，记录光滑曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据，第一个采样时刻为T_s，相邻两个采样时刻间隔的时间为T_s，采样时刻顺序为T_s、2T_s、3T_s……；被控对象的阶跃响应将在某一个时刻t_N＝NT后趋于平稳，当a_i(i＞N)与a_N的误差和测量误差有相同的数量级时，即可认为a_N近似等于阶跃响应的稳态值。建立对象的模型向量a：

a＝[a₁,a₂,…a_N]^Τ

其中Τ为矩阵的转置符号，a_i是过程对象阶跃响应的数据，N为建模时域。

步骤(2).设计被控对象的PIPD控制器，具体方法是：

a.建立被控对象的动态矩阵

利用步骤(1)b获得的模型向量a，建立被控对象的动态控制矩阵，其形式如下：