化工生产过程是一类普遍存在时变，耦合，时滞的多输入多输出过程对象。化工过程控制往往是在实际工作点附近进行抗干扰控制或者进行稳态调节，这样可以通过在工作点附近进行线性化，得到系统的传递函数矩阵。以精馏塔的Wood-Berry模型为例，系统的传递函数矩阵由一阶时滞子系统组成，如图1所示。系统的输入为回流流量和蒸汽流量，系统的输出分别为甲醇馏出液和塔底产物的百分比。从传递函数矩阵中可以很明显地看出，输入输出之间具有强烈的耦合特性，且每个子系统都具有不同的时滞时间。这使得系统的辨识与控制具有极大的挑战。

图1（a）精馏塔工作原理             图1（b）Wood-Berry模型

由于精馏塔对象具有时变性，耦合性，时滞性等特点，传统的单变量控制方法很难在此类系统中取得良好的控制效果。针对时变性，本文在假设对象模型未知的前提下，利用阶跃响应数据，研究了基于最小二乘的一阶，二阶时滞系统辨识方法。针对多变量系统存在强耦合的特点，采用逆解耦方法实现对象的解耦，如图2所示。再对解耦后的时滞子系统设计了自抗扰控制器。仿真结果如图3所示，图（a）为所本文方法与通常ADRC方法比较的控制效果,图（b）为在噪声环境NSR=10%下数据辨识参数的控制效果。本文运用系统辨识、逆解耦、自抗扰技术进行精馏塔过程综合设计，仿真结果验证本文方法的优良性能。

图2TITO系统逆解耦器结构图

图3（a）多种方法跟踪轨迹以及抗扰性能

图3（b）采用噪声环境NSR=10%下辨识数据控制效果

引用格式：程赟, 陈增强, 孙明玮, 孙青林. 多变量逆解耦自抗扰控制及其在精馏塔过程中的应用. 自动化学报, 2017, 43(6): 1080-1088

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2017-6-1080.htm

作者简介：

程赟南开大学博士研究生。主要研究方向为自抗扰控制。

E-mail: 1120160118@mail.nankai.edu.cn

陈增强南开大学教授。主要研究方向为自抗扰控制，预测控制。本文通讯作者。E-mail: chenzq@nankai.edu.cn

孙明玮南开大学教授。主要研究方向为飞行器制导与控制，自抗扰控制。

E-mail: smw_sunmingwei@163.com

孙青林南开大学教授。主要研究方向为自适应控制，预测控制。

E-mail: sunql@nankai.edu.cn