1引言

　　蒸氨生產屬于鈦黃生產廢液處理同時也是副產品鐵紅生產的一個重要環(huán)節(jié)，對蒸氨系統(tǒng)控制的好壞直接影響整個生產系統(tǒng)的運行，蒸氨槽槽內溫度的控制又是該工藝的關鍵。然而蒸氨系統(tǒng)具有很強的非線性、大時滯和不確定性等特點，難以用精確的數(shù)學模型來描述，一般的控制方法很難達到理想控制效果[1]。

　　本文結合重慶魯潤鈦黃粉有限公司的實際，介紹了一種基于Smith預估器的自適應控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將Smith預估器和自適應控制技術結合，采用閉環(huán)控制方式調節(jié)入槽蒸汽流量的大小來實現(xiàn)對槽內溫度的自動控制，達到了較好效果。

　　2蒸氨槽溫度控制算法研究

　　2.1系統(tǒng)建模

　　針對蒸氨分離過程，通過熱力學原理進行相應計算及簡化，蒸氨槽溫度控制對象的傳遞函數(shù)可以近似表示為含滯后的一階慣性環(huán)節(jié)[2]：

　　2.2自適應Smith預估控制算法

　　考慮到蒸氨槽溫度控制系統(tǒng)是一個大時滯系統(tǒng)，而Smith預估器自提出以來就被認為是理論上解決時滯系統(tǒng)很有效的方法。但常規(guī)的Smith預估控制只有在預估模型與蒸氨槽溫度控制系統(tǒng)完全一致的情況下才能完全消除時滯的影響[3]。但是蒸氨槽中的環(huán)境很復雜，會出現(xiàn)很多不定因素，因此模型與實際系統(tǒng)肯定會存在誤差，除此以外，如果控制過程中存在擾動，那么系統(tǒng)的參數(shù)將會發(fā)生變化，同樣會導致預估模型和系統(tǒng)的不一致。鑒于此，考慮將模型參考自適應和Smith預估控制結合起來，通過參考模型與被控對象的輸出廣義誤差來在線辨識被控對象，通過調節(jié)參考模型，使參考模型的動態(tài)性能與被控對象的動態(tài)性能盡可能一致，這里的參考模型就是要采用的Smith預估控制器，然后通過自適應機構來調整Smith預估控制器，這樣就可以得到較好的控制效果。

　　自適應Smith控制系統(tǒng)的結構圖如圖1所示。

　　圖1自適應Smith控制系統(tǒng)結構圖

　　根據(jù)本文所討論的實際系統(tǒng)可知(2)式的誤差在控制系統(tǒng)的誤差允許范圍之內。這樣就將時滯對象從非線性系統(tǒng)變成了近似線性系統(tǒng)。傳遞函數(shù)為：

　　本文所討論的模型是一個一階慣性環(huán)節(jié)加純時滯環(huán)節(jié)，前面已將時滯環(huán)節(jié)近似線性化，因此本文討論的模型近似成二階系統(tǒng)，數(shù)學模型為

　　3算法仿真

　　為了驗證自適應Smith控制算法的效果，本文與常規(guī)Smith控制算法進行

　　圖3 模型匹配時的仿真比較

　　從圖3中可以看出，自適應Smith控制器，與常規(guī)Smith預估控制器相比，系統(tǒng)超調量更小，但是由于自適應Smith控制器的計算量要大于常規(guī)Smith預估控制，響應速度會相應降低。然后保持控制器參數(shù)不變，讓對象模型靜態(tài)增益K增大一倍，變?yōu)?.4時，常規(guī)Smith控制器和自適應Smith控制器的響應曲線如圖4所示。

　　圖4 模型失配時的仿真比較

　　從圖4中可以看出，常規(guī)Smith控制器，出現(xiàn)嚴重震蕩，并且峰值過大;而自適應Smith控制器雖然也出現(xiàn)一定超調，但控制性能依然能夠很好的滿足控制需求。

　　4結論

　　對于蒸氨槽溫度的控制，常規(guī)Smith預估控制算法在模型匹配時具有良好的控制性能。但在模型失配的情況下，自適應Smith控制算法比常規(guī)算法更能滿足控制需求，具有更好的穩(wěn)定性和魯棒性。