在球磨机制备料浆的生产工艺中,如果考虑进入料浆池中料浆总体的水分含量要达到设定值yr,以满足后续生产工艺的需要,象这种情况非常适合于预测控制。在每一个采样周期内进入料浆池料浆的水分含量是已知的(可通过检测设备测定)。设经过N个采样控制周期可将料浆池装满,那么在进入第k周期时(k=1,2,N)在前面的共k-1个周期中,每一个周期进入料浆池的水分都是已知的,因此完全可以知道料浆池中料浆水分含量的平均值。
STMVC在每一个控制周期都是以设定值作为控制目标值的,强调输出值在任何时刻都紧密跟踪目标值。STPCC的控制目标值则是经常变化的,它在测量输出量与设定值之间的偏差之后经过适当的计算以给出适时的控制目标值,以达到补偿前一时刻不可避免的偏差,使得N个周期内进入料浆池的料浆水分含量平均值等于设定值,也就是被控量(即输出量)的平均值等于设定值。
设输出量的平均值为Yav(N),这里Yav(N)表示从1到N共N个采样周期输出量的平均值。由于STPCC强调的是对输出量的平均值Yav(N)进行控制,因此其预测方法也与STMVC不同,即由预测y(k+d)改为预测Yav(N)。为了强调Yav(N)的重要性,将STPCC的目标函数修改为J=E2Nj=1 STPCC预测控制实例及分析。在球磨机制备料浆的生产工艺中,物料和水在由球磨机的入口到出口这一流程需要1012min,对于这样一个大时滞系统,采用自校正预测补偿控制,就能很好地解决水分含量的控制问题。STPCC的控制目标是使料浆池中的水分含量达到目标值,或者流经输料槽(管)的水分含量的平均值达到目标值。 为了讨论的方便,我们把物料通过球磨机的加工流程作一些假设与简化:①物料和水在由球磨机的入口到出口这一流程中,把物料和水看成一种均匀混和的固液两相悬浮流体。②流经球磨机各个断面料浆的流速是均匀一致的。③料浆池中料浆的水分含量在每一时刻都是均匀的。④料浆从球磨机出口到料浆水分检测装置之间的流动时间忽略不计。⑤把球磨机在全长范围内分成许多小的区间,每个区间内的水分含量都是均匀的,但各区间料浆的水分含量可能是不相同的。 通过科研调查了解到物料和水的混合物从球磨机的入口到球磨机的出口需要的时间,对于磷矿浆来说需要68min,对于水泥生料浆需要1012min。控制作用是从t=10min以后开始的,控制目标曲线是在设定值0.36的下方并在减小,它的目的是要将料浆池中(或流过水分检测仪表)的料浆水分含量的平均值达到或接近设定值。预测控制器应该按控制目标值去控制阀门的开度,在这里是减小阀门的开度。在前面的五个条件下,如果控制器能按控制值目标曲线去准确控制,那么料浆池中(或流过水分检测仪表)的料浆水分含量的平均值会按预测输出曲线变化,在控制周期结束时,计算表明料浆池中(或流过水分检测仪表)的料浆水分含量的平均值为36.29%.图中表明在t=19min以后,被控制的水分含量在逐渐减少。控制质量指标为:N=30min时,料浆池(或流过水分检测仪表)水分含量=36.29%,绝对误差=0.29%相对误差=&0.3629-0.36&0.36=8.05j通过上面实例分析及计算机数值模拟,我们可以在k时刻对k+d时刻的输出值进行预测,从而可以有效地进行控制,使料浆池中的最终水分含量达到目标值。