论文摘要
温度控制广泛应用于工业生产的各个领域,如塑料管材生产线上塑料挤出机设备的料筒的温度控制,和电厂热工过程中过热蒸汽温度的控制。挤出机料筒的温度控制效果直接影响着挤出制品的性能和质量,料筒温度控制的可靠与否及其温控精度的高低已成为实现精密挤出成型的关键,温度控制也成为挤出制品生产工艺的重要组成部分。在电厂热工生产过程中,过热蒸汽温度是整个汽水通道中温度最高的部分,它过高或过低都将给安全生产带来不利影响,因此,过热蒸汽温度必须控制在规定的范围内。挤出机和电厂的温度被控对象,都存在大时滞、大惯性和非线性的现象,并且数学模型不确定,容易受外界因素干扰,这也是温度控制对象的普遍特点。正是由于这些特点,使得温度控制系统难以实现理想的控制。目前温度控制中应用的最广泛的是PID控制,它结构简单、稳定性好、可靠性高,对于一般的温度控制能得到很好的效果。但是PID不能自行整定参数,当生产过程中模型的时滞惯性等参数发生改变时,控制器的效果就会变差,导致系统产生超调和振荡。为解决上述温度控制中存在的问题,本文将广义预测控制（GPC）应用于温度控制。广义预测控制适用于有纯时延、开环不稳定的非最小相位系统,并且能在线估计参数,实现自适应控制。但是广义测控制的基本算法计算量较大,为了提高控制器的实时性,本文采取了两种措施来减少计算量:一是采用广义预测控制的隐式算法,二是使用递推的方法对矩阵求逆。此外,还将广义预测控制的隐式算法和PID算法相结合,这消除了控制器初始参数不准确给系统造成的不良影响,进一步提高了系统的控制精度和适用性。本文给出了详细的理论论证,进行了MATLAB仿真,并以贝加莱（B&R）可编程计算机控制器（PCC）搭建温度控制实验平台进行温控实验。仿真和实验结果均证明,隐式GPC-PID控制器能控制大时滞温控对象,且鲁棒性和自适应能力都较强。