510 工程科学学报，第37卷，第4期 不能够取得理想的控制效果 中存在的耦合、扰动、不确定性等进行估计并补偿.根 自抗扰控制器(active disturbance rejection control-- 据实际现场要求，对被控对象进行设定值跟踪实验和 ler,ADRC)最初由中国科学院韩京清研究员提出，具 输入扰动实验，并用蒙特卡洛实验检验控制器的性能 有不依赖于对象精确模型、鲁棒性强等特点”.自 鲁棒性.仿真结果表明，线性自抗扰控制器可以有效 抗扰控制器的原始结构由跟踪微分器，非线性扩张状 地对系统中存在的耦合和干扰等不确定因素进行估计 态观测器和非线性控制率组成.其核心思想是将被控 和补偿，所设计方案的控制效果及鲁棒性优于传统比 对象中的耦合、干扰、不确定性等看作扩张状态进行估 例积分微分控制器比例积分微分(PD)方案，表明其 计，估计量由控制率来补偿.文献9-10]将自抗扰控 用于控制球磨机制粉系统的有效性. 制器用于球磨机制粉系统，仿真结果表明自抗扰控制 1 器在鲁棒性和抗扰能力方面显示了优越的性能，验证 球磨机制粉系统模型 了其用于球磨机制粉系统的可行性.但是，自抗扰控 球磨机制粉系统是一个包含热量平衡和物料平衡 制器的原始结构存在多个非线性环节，参数繁多，整定 的复杂热工过程，其控制系统为一个典型的三输入三 复杂.为了便于自抗扰控制器的工程应用，文献·1] 输出系统.文献9]给出了DPM320/580球磨机制粉 将自抗扰控制器原始结构中的诸多非线性环节简化为 系统在稳定工作点下归一化的传递函数矩阵 线性环节，提出线性自抗扰控制器(linear active dis- 0.1e-w 0 turbance rejection controller,LADRC).线性自抗扰控 (20s+1)2 0 H(s)1 4(s) 制器结构简单，参数整定方法简便.目前，线性自抗扰 T(s) -1.05e-20 3.5 -0.14 控制器已在火电厂循环流化床锅炉控制网、气化炉控 180s+1 P(s) (80s+1)3 (60s+1)2 42(s) 制围、连续搅拌釜控制4-等仿真实验中取得了良 -0.37e-1s -2.0 -0.18 好的控制效果，展现了线性自抗扰控制器在实际应用 100s+1 8s+1 10s+1 中的发展前景. (1) 本文针对球磨机制粉系统存在的耦合、扰动、不确 式中，H为球磨机存煤量，T为磨出口温度，P为磨入 定性等特点设计分散线性自抗扰控制器方案.该方案 口负压，山，为给煤机转速，山2为热风门开度，“3为再循 综合分散控制和线性自抗扰控制器的优点：分散控制 环风门开度网.作球磨机制粉系统的开环单位阶跃响 结构简单，线性自抗扰控制器可以对球磨机制粉系统 应曲线，如图1所示. 0.2 0.1 500 1000 500 1000 500 时间/s 时间s 时间 -0.1F 500 1000 500 1000 0.2 500 时间s 时间s 时间/s 0.2 01 0.4 0. 0 500 1000 500 1000 0 500 时向s 时间/s 时间/ 给煤机转速 热风门开度 再循环风门开度 图1球磨机制粉系统开环单位阶跃响应曲线 Fig.I Open loop step response of the BMCP system工程科学学报，第 37 卷，第 4 期 不能够取得理想的控制效果． 自抗扰控制器( active disturbance rejection control￾ler，ADＲC) 最初由中国科学院韩京清研究员提出，具 有不依赖于对象精确模型、鲁棒性强等特点［7 － 8］． 自 抗扰控制器的原始结构由跟踪微分器，非线性扩张状 态观测器和非线性控制率组成． 其核心思想是将被控 对象中的耦合、干扰、不确定性等看作扩张状态进行估 计，估计量由控制率来补偿． 文献［9 － 10］将自抗扰控 制器用于球磨机制粉系统，仿真结果表明自抗扰控制 器在鲁棒性和抗扰能力方面显示了优越的性能，验证 了其用于球磨机制粉系统的可行性． 但是，自抗扰控 制器的原始结构存在多个非线性环节，参数繁多，整定 复杂． 为了便于自抗扰控制器的工程应用，文献［11］ 将自抗扰控制器原始结构中的诸多非线性环节简化为 线性环节，提出线性自抗扰控制器( linear active dis- 图 1 球磨机制粉系统开环单位阶跃响应曲线 Fig． 1 Open loop step response of the BMCP system turbance rejection controller，LADＲC) ． 线性自抗扰控 制器结构简单，参数整定方法简便． 目前，线性自抗扰 控制器已在火电厂循环流化床锅炉控制［12］、气化炉控 制［13］、连续搅拌釜控制［14 － 15］等仿真实验中取得了良 好的控制效果，展现了线性自抗扰控制器在实际应用 中的发展前景． 本文针对球磨机制粉系统存在的耦合、扰动、不确 定性等特点设计分散线性自抗扰控制器方案． 该方案 综合分散控制和线性自抗扰控制器的优点: 分散控制 结构简单，线性自抗扰控制器可以对球磨机制粉系统 中存在的耦合、扰动、不确定性等进行估计并补偿． 根 据实际现场要求，对被控对象进行设定值跟踪实验和 输入扰动实验，并用蒙特卡洛实验检验控制器的性能 鲁棒性． 仿真结果表明，线性自抗扰控制器可以有效 地对系统中存在的耦合和干扰等不确定因素进行估计 和补偿，所设计方案的控制效果及鲁棒性优于传统比 例积分微分控制器比例积分微分( PID) 方案，表明其 用于控制球磨机制粉系统的有效性． 1 球磨机制粉系统模型 球磨机制粉系统是一个包含热量平衡和物料平衡 的复杂热工过程，其控制系统为一个典型的三输入三 输出系统． 文献［9］给出了 DPM320 /580 球磨机制粉 系统在稳定工作点下归一化的传递函数矩阵． H( s) T( s) P( s        )  = 0. 1e － 90s ( 20s + 1) 2 0 0 － 1. 05e － 20s 180s + 1 3. 5 ( 80s + 1) 3 － 0. 14 ( 60s + 1) 2 － 0. 37e － 15s 100s + 1 － 2. 0 8s + 1 － 0. 18 10s                + 1  u1 ( s) u2 ( s) u3 ( s        )  . ( 1) 式中，H 为球磨机存煤量，T 为磨出口温度，P 为磨入 口负压，u1为给煤机转速，u2 为热风门开度，u3 为再循 环风门开度［9］． 作球磨机制粉系统的开环单位阶跃响 应曲线，如图 1 所示． · 015 ·