[发明专利]一种应用于土壤气相抽提设备的多变量解耦控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于土壤气相抽提设备的多变量解耦控制方法，该方法包括：在PID控制矩阵Gc(s)与过程模型矩阵G(s)之间增加一个解耦矩阵D(s)；通过所述解耦矩阵D(s)将风机转速控制量和阀门开度控制量计算修正分离，下发到设备作动器。该方法可保持现有设备的结构不变，只需要对上位机进行处理，将原本的PID设备产生的控制值通过解耦矩阵计算修正，再下发到设备作动器，这样就可以在不改变设备结构的前提下实现解耦控制，降低PID的调参难度，同时增加系统稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及土壤气相抽提的解耦控制技术领域，特别涉及一种应用于土壤气相抽提设备的多变量解耦控制方法。

背景技术

土壤蒸汽抽提，是通过负压将土壤中的气体进行抽取，将可挥发性有机污染物从土壤中分离的技术。抽提出的污染物溶度需要与空气混合后降低污染物浓度，达到安全标准后，才可进行后续处理。经典的PID控制策略是通过两个独立的闭环控制分别控制流量与浓度处于所需要的范围内。实际上，在引入空气混合的这一过程中，不仅会对浓度造成影响，也会对土壤蒸汽抽提的流量产生影响。独立的PID控制中并没有考虑到这一点，所以系统的稳定性、健壮性不足，容易出现振荡，阀门反复开关等不稳定状态。在某些情况下，可能无法达到稳态。

如何合理调整或控制土壤气相抽提装置中风机转速、空气阀门开度，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种应用于土壤气相抽提设备的多变量解耦控制方法，该方法可解决现有技术中独立PID控制不稳定、对浓度造成影响的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明实施例提供一种应用于土壤气相抽提设备的多变量解耦控制方法，包括：

S1、在PID控制矩阵Gc(s)与过程模型矩阵G(s)之间增加一个解耦矩阵D(s)；

S2、通过所述解耦矩阵D(s)将风机转速控制量和阀门开度控制量计算修正分离，下发到设备作动器。

进一步地，步骤S1中过程模型矩阵G(s)为：

其中，G₁₁(s)表示管道内的流量传递函数，输入为风机的电机频率，输出为抽提井内的气体流量；G₂₂(s)表示管道内污染物气体浓度的传递函数，输入为空气阀门开度，输出为混合后气体浓度；G₁₂(s)表示抽提井流量对气体浓度的影响；G₂₁(s)表示阀门开度对抽提井流量的影响。

进一步地，所述解耦矩阵D(s)为：

其中，D₁₂(s)和D₂₁(s)为两个传递函数；D₁₂(s)表示目标浓度控制器PIDGc2的输出对目标流量控制器PIDGc1输出的修正；D₂₁(s)表示目标流量控制器PIDGc1对目标浓度控制器PIDGc2输出的修正。

进一步地，所述解耦矩阵D(s)中D₁₂(s)和D₂₁(s)通过如下公式计算得到：

根据D₁₂(s)和D₂₁(s)两个传递函数，修正控制矩阵Gc(s)。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：