内模控制与PID控制的比较分析及其智能化应用设计

摘要

本文介绍了内模控制的结构原理及设计方法,验证了内模控制与PID控制之间具有等效性,并通过MATLAB仿真实验分析出内模控制系统参数整定的方法和规律,最后提出了内模控制在智能化电厂的应用设计方案，指出由于现场控制过程很多是较为复杂的，其数学模型具有时变性，惯性时间常数和纯延迟时间常数随某些因素的变化而变化，而且内模控制的效果与被控过程的模型精度直接相关，当过程特性变化使得内模型与过程模型严重失配后，会导致系统的动态特性和控制品质变坏，严重情况下会导致系统失稳，需要重新调整参数以使系统重新达到稳定。鉴于内模控制结构的整定只需要一个参数，且其取值范围受过程模型的影响易分析，那么，可以将其应用到在线参数的自动整定，即实现了调节系统的智能化控制。只要找出导致过程系统变化的规律，建立产生变化的各个参变量的数学模型，使内模型与实际被控过程实时同步，再根据变化的内模型结构参数来确定最佳滤波器参数λ与之匹配，那么这样便实现了自动控制的在线智能化控制，通过采集引起被控过程变化的各状态参量，根据各过程参量与被控过程内模型时间常数的函数关系建立动态内模型，通过内模型来限定滤波器参数λ的取值范围，然后参考历史数据来确定最佳λ值；同时可根据实时扰动量的大小来在线改变λ值，当扰动量较小时可以适当减小λ值，以达到快速消除扰动，当扰动量较大时为保证系统稳定，增大λ值。