变风量空调静压的鲁棒PID控制
关键字:应用
摘 要:稳定性是工程控制中的重要因素。由于被控对象具有非线性、不确定性等特点,常规的PID控制难以满足控制要求,造成控制过程的不稳定。针对这种情况,对一类具有不确定项的控制对象,根据传递函数中参数变化的范围,提出利用多胞体模型进行基于线性矩阵不等式的鲁棒PID设计思想,并采用协方差约束方法对离散PID参数进行优化。对控制对象模型建立,鲁棒理论分析和算法步骤进行详细描述,给出变风量空调系统中空气处理机组风机控制的应用实例。在系统仿真的时域性能和鲁棒性分析基础上,通过实测数据进行验证。结果表明采用鲁棒控制算法得到的PID控制器克服了模型不确定性的影响,具有良好的动态和静态指标,实现了变风量空调系统中风管静压的稳定控制。
关 键 词:鲁棒性;PID控制器;线性矩阵不等式;变风量空调系统;静压
1 引 言
近年来在控制领域涌现出各种类型的控制策略,但是有些控制策略在复杂的现场环境下鲁棒性不能保证,同时有些算法复杂导致运算时间较长,对现场设备的要求高等原因使的在工程上这些先进的控制器不能完全替代PID控制器。PID控制器的理论简单,所需的硬件要求低,投资少,所以仍被广泛应用在各种控制工程中。
由于控制对象的非线性、设备老化和环境变化等因素,使对象模型具有不确定性,对PID控制的稳定性造成影响。因此PID控制器参数的设计方法不断发展,所处理的不确定性也越来越多,但其也控制算法越来越来复杂。对PID控制器设计的较终目的是离线得到PID的参数,但PID控制由于本身的局限性,不可能完全处理各种复杂情况,所以采用一种简单的设计方式满足低阶系统的稳定性和鲁棒性是设计的目的所在。
本文根据基于LMI的鲁棒控制原理,采用多胞体和协方差约束结合的方式,利用LMI工具对VAV空调系统风管静压控制中的离散PID参数进行寻优,用过程传函的系数来描述不确定性,算法简单,仿真和实测结果表明所设计的PID控制器具有相应快速性和鲁棒稳定性的优点。
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