張愛(ài)娟 胡慕伊 黃亞南

(南京林業(yè)大學(xué) 江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210037)

改進(jìn)型Smith-專家PID算法在烘缸溫度串級(jí)系統(tǒng)上的應(yīng)用

張愛(ài)娟 胡慕伊 黃亞南

(南京林業(yè)大學(xué) 江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210037)

針對(duì)少烘缸或單烘缸紙機(jī)的干燥過(guò)程具有滯后大、慣性大且非線性的缺點(diǎn)，提出專家PID結(jié)合Smith預(yù)估器的算法，設(shè)計(jì)了少烘缸紙機(jī)或單烘缸紙機(jī)的烘缸溫度和蒸汽流量串級(jí)控制系統(tǒng)。主控制器是改進(jìn)的專家PID控制器，利用基于專家經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)庫(kù)在線調(diào)整PID參數(shù)；對(duì)主回路采用改進(jìn)型Smith預(yù)估器，以克服純滯后對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，也解決了Smith預(yù)估器對(duì)數(shù)學(xué)模型精確要求的問(wèn)題。利用MATLAB進(jìn)行仿真，結(jié)果表明：改進(jìn)型Smith-專家PID算法具有良好的控制品質(zhì)，具有超調(diào)小及響應(yīng)速度快等動(dòng)態(tài)特性。

烘缸溫度 專家PID 改進(jìn)型Smith預(yù)估 串級(jí)控制

在造紙工業(yè)中，干燥部是消耗蒸汽相對(duì)較多的一個(gè)工段，目前來(lái)說(shuō)使用最多的是烘缸干燥。烘缸溫度是一個(gè)重要變量，對(duì)紙的平滑度、收縮性和物理強(qiáng)度都有影響，因此希望烘缸溫度保持恒定，使紙張水分保持恒定，降低斷紙率，提高生產(chǎn)率。同時(shí)它還影響所用的蒸汽量，與節(jié)能密切相關(guān)。合理、高效地對(duì)烘缸溫度進(jìn)行控制，可以改善紙張質(zhì)量，降低能耗，因此設(shè)計(jì)一個(gè)高效的控制系統(tǒng)至關(guān)重要。

目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)造紙廠采用蒸汽壓力控制烘缸溫度，由于現(xiàn)實(shí)的客觀原因，這種方法在多烘缸紙機(jī)上應(yīng)用很多。相關(guān)研究者提出過(guò)烘缸溫度的自適應(yīng)模糊預(yù)估控制[1]，紙機(jī)烘缸溫度仿人智能控制[2]。對(duì)于烘缸溫度等大時(shí)滯對(duì)象，最早是用單純Smith預(yù)估器控制，后來(lái)發(fā)展到其與其他智能控制算法相結(jié)合[3]，由于傳統(tǒng)Smith預(yù)估器對(duì)模型要求高，提出改進(jìn)型Smith預(yù)估器，并引入專家控制來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)[4]，設(shè)計(jì)了一種適用于少烘缸紙機(jī)的改進(jìn)型Smith預(yù)估器的專家PID的烘缸溫度的串級(jí)控制系統(tǒng)。在此之前，有利用遺傳算法對(duì)控制系統(tǒng)中的專家PID調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方案[5]，有基于模糊PID和Smith預(yù)估器的串級(jí)溫度控制方案[6]。筆者把改進(jìn)型Smith預(yù)估器和專家PID控制結(jié)合起來(lái)，MATLAB仿真結(jié)果證明，該改進(jìn)型方案使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能，對(duì)被控對(duì)象的適應(yīng)能力強(qiáng)，魯棒性和穩(wěn)定性都較好。

在造紙廠中，由于烘缸溫度控制回路的滯后時(shí)間大及烘缸表面溫度不易測(cè)量等原因，因而常使用蒸汽壓力的單回路來(lái)控制烘缸溫度，如圖1中虛線所畫(huà)的單回路1所示。這種控制方法在多烘缸紙機(jī)上應(yīng)用較多，利用飽和蒸汽壓力和蒸汽溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)控制溫度。

針對(duì)少烘缸紙機(jī)或單烘缸紙機(jī)，在常規(guī)單回路的基礎(chǔ)上對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了烘缸溫度串級(jí)控制系統(tǒng)，烘缸溫度作為主控對(duì)象，蒸汽流量作為副回路，如圖1中的串級(jí)回路2所示。其中，主控制器為改進(jìn)的專家PID控制器，來(lái)控制大滯后環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。副控制器為單純的比例控制器，提高整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)就提前開(kāi)始對(duì)烘缸溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于主回路的滯后大，副回路滯后較小，綜合考慮系統(tǒng)的響應(yīng)速度，在主回路上加入改進(jìn)的Smith預(yù)估器來(lái)克服滯后的干擾。

圖1 改進(jìn)后單烘缸溫度控制系統(tǒng)

在干燥初期，紙張含水量高，干燥率大，所需熱量少；后期干燥率下降，需要的熱量增大，要求烘缸表面溫度有一個(gè)正確分布，即烘缸溫度曲線[7]。因此，烘缸干燥曲線就直接影響了干燥能力和蒸汽用量。文獻(xiàn)[8]對(duì)干燥曲線的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到的優(yōu)化曲線應(yīng)用后控制效果良好。筆者根據(jù)優(yōu)化的溫度曲線，設(shè)定單烘缸的溫度并控制。單個(gè)烘缸按照優(yōu)化后的溫度曲線來(lái)設(shè)定一個(gè)溫度值。高溫部分的蒸汽處理后可循環(huán)到低溫部分對(duì)烘缸進(jìn)行供熱，節(jié)約蒸汽用量。

2 改進(jìn)型Smith預(yù)估的專家PID控制系統(tǒng)

2.1烘缸溫度控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

干燥部的烘缸溫度環(huán)節(jié)慣性大、滯后大，因此，設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行控制。在烘缸溫度控制系統(tǒng)中，蒸汽流量的波動(dòng)是最主要的干擾，需選取蒸汽流量作為副回路控制對(duì)象，烘缸溫度為主回路控制對(duì)象，構(gòu)成一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)。

在烘缸溫度與蒸汽流量的串級(jí)控制系統(tǒng)中，主控制器為改進(jìn)的專家PID控制器，副回路為提高響應(yīng)速度，選用常規(guī)的比例控制器。另外，為補(bǔ)償主回路溫度環(huán)節(jié)的大滯后特性對(duì)整體系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，在主回路加入了Smith預(yù)估控制器。傳統(tǒng)的Smith預(yù)估器對(duì)被控對(duì)象的模型要求高，此處引入改進(jìn)型Smith預(yù)估控制器，來(lái)克服被控模型變化時(shí)，控制效果變差的問(wèn)題。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2專家PID控制器設(shè)計(jì)

專家PID控制就是在PID的基礎(chǔ)上利用專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則推理得到的輸出來(lái)調(diào)整PID的參數(shù)。在大滯后溫度系統(tǒng)中，用基本的PID控制會(huì)有超調(diào)量或者調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，所以引入專家控制。專家系統(tǒng)在化工中主要用來(lái)進(jìn)行過(guò)程設(shè)計(jì)與綜合，模擬與仿真和故障診斷，把專家控制應(yīng)用到過(guò)程控制中不是要取代PID或其他算法，而是與它們結(jié)合[9]。所設(shè)計(jì)的專家PID控制器是間接專家控制，即利用專家系統(tǒng)中的知識(shí)庫(kù)里的規(guī)則表來(lái)決定輸出的PID參數(shù)。

另外，對(duì)專家控制器的算法進(jìn)行改進(jìn)，在烘缸溫度偏差e<0.1時(shí)，采用常規(guī)的PID控制，獲得較高的控制精度和較快的響應(yīng)速度。在溫度偏差較小時(shí)，只用 PID控制即可，可以減少控制規(guī)則的運(yùn)算，提高速度。

2.2.1專家PID控制器結(jié)構(gòu)

結(jié)合控制對(duì)象，專家PID控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 專家PID控制器結(jié)構(gòu)

由圖3可以看出專家PID控制器[10]主要包括：

a. 知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)。這兩者是專家控制器必不可少的組成。知識(shí)庫(kù)里面存放和烘缸溫度有關(guān)的各種數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，它廣義上包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)。規(guī)則庫(kù)是核心內(nèi)容。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，建立一個(gè)輸入為烘缸溫度偏差和烘缸溫度偏差變化，輸出為PID參數(shù)的知識(shí)庫(kù)。推理機(jī)主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀況和規(guī)則庫(kù)來(lái)推出實(shí)際輸出，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的正向推理。

b. 參數(shù)組。參數(shù)組是在不同情況下的控制參數(shù)，參數(shù)組與規(guī)則庫(kù)相對(duì)應(yīng)。參數(shù)組分別對(duì)應(yīng)溫度偏差變化時(shí)PID參數(shù)的大小。參數(shù)組與控制規(guī)則相互對(duì)應(yīng)。

c. PID控制器。專家PID實(shí)際上就是間接利用專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)達(dá)到調(diào)整PID參數(shù)的作用，因此，專家PID的基礎(chǔ)組成是常規(guī)PID控制器。最終的控制作用還是由PID的3個(gè)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；另外，當(dāng)誤差較小時(shí)，采用常規(guī)PID來(lái)單獨(dú)控制以提高響應(yīng)速度。

2.2.2專家PID控制規(guī)則集

專家控制規(guī)則集是專家PID控制器的核心部分，是關(guān)于烘缸溫度控制系統(tǒng)的各種經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。主要包括：根據(jù)烘缸溫度的偏差和偏差變化乘積PID參數(shù)的規(guī)則；控制過(guò)程異?；蚓o急狀況的規(guī)則。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制烘缸溫度的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)烘缸溫度的控制規(guī)則進(jìn)行總結(jié)，得到最的專家控制規(guī)則如下：

a. 如果烘缸溫度偏差在a1、a2間，則比例參數(shù)設(shè)為c1，即IFa1≤e(k)

b. 如果烘缸溫度偏差在-a1、-a2間，則比例參數(shù)設(shè)為c1，即IF -a2≤e(k)<-a1，THEN ΔKp=c1；

c. 如果烘缸溫度偏差大于a2，則比例參數(shù)設(shè)為c2，即IFe(k)≥a2，THEN ΔKp=c2；

d. 如果烘缸溫度偏差小于-a2，則比例參數(shù)設(shè)為c2，即IFe(k)≤-a2，THEN ΔKp=c2；

e. 若溫度設(shè)定值改變，且使溫度偏差變化在b1、b2間，則提高比例參數(shù)和積分參數(shù)，即IFb1≤e(k)

f. 若溫度設(shè)定值改變，且使溫度偏差變化在-b1、-b2間，則提高比例參數(shù)和積分，也即IF-b2≤e(k)<-b1，THEN ΔKp=c1、ΔKi=d1；

g. 若溫度設(shè)定值改變過(guò)大，溫度偏差變化大于b2，提高比例參數(shù)，降低積分參數(shù)，即IFe(k)>b2，THEN ΔKp=c2、ΔKi=d1；

h. 若溫度設(shè)定值改變過(guò)大，溫度偏差變化小于-b2，提高比例，降低積分參數(shù)，即IFe(k)<-b2，THEN ΔKp=c2、ΔKi=-d1。

已知輸入為溫度偏差和溫度偏差變化，輸出為PID參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)專家規(guī)則，首先要把輸入量溫度偏差、溫度偏差變化和輸出量PID參數(shù)模糊化：

e(k)={-a2,-a1,0,a1,a2}

Δe(k)={-b2,-b1,0,b1,b2}

ΔKp(k)={-c2,-c1,0,c1,c2}

ΔKi(k)={-d2,-d1,0,d1,d2}

其中，e(k)為k時(shí)刻烘缸溫度偏差；Δe(k)為k時(shí)刻溫度偏差變化；ΔKp(k)為k時(shí)刻比例參數(shù)變化量；ΔKi(k)為k時(shí)刻積分參數(shù)變化量。

2.2.3專家自學(xué)習(xí)算法

專家控制對(duì)被控對(duì)象模型要求不高，所以建立的控制規(guī)則可能隨著現(xiàn)場(chǎng)工況改變就不適用。因此專家控制必須具備自學(xué)習(xí)能力，根據(jù)控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)修改控制規(guī)則中的參數(shù)。以第h條規(guī)則來(lái)說(shuō)明專家控制器修改參數(shù)m2的過(guò)程為例。修正過(guò)程是確定一個(gè)閥門開(kāi)度變化ΔV(k)最小值mmin，當(dāng)實(shí)際測(cè)量值小于設(shè)定值，則m2減去mmin；若大于設(shè)定值，則m2加上mmin。修正算法可描述為：

IFe(k)Δe(k)<-b2THEN ΔV(k)=m2

(IFe(k+1)≤-b2ANDe(k)Δe(k+1)=0

THENm2=m2+mmin

IFe(k+1)≥b2ANDe(k)Δe(k+1)=0

THENm2=m2-mmin)

規(guī)則中的其他參數(shù)的修正也利用這種自學(xué)習(xí)算法。它可以保證規(guī)則集里的參數(shù)實(shí)現(xiàn)更新，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)模型參數(shù)的變化，使控制效果變好。

2.3改進(jìn)型Smith預(yù)估器設(shè)計(jì)

對(duì)于像烘缸溫度這樣的大滯后系統(tǒng)，加入的Smith預(yù)估控制器可以控制時(shí)滯環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。但Smith預(yù)估的前提是要求有精確的數(shù)學(xué)模型[11]，實(shí)際中如果被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型變化，控制的效果就會(huì)大為減弱，而實(shí)際上被控對(duì)象的模型一般都會(huì)發(fā)生變化，因此，要對(duì)原有的Smith預(yù)估器進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)型Smith預(yù)估器的思想是當(dāng)被控對(duì)象模型發(fā)生變化時(shí)，把變化后的模型與之前的模型的差值作為補(bǔ)償器的輸入，這樣作為系統(tǒng)的反饋回路，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)型Smith控制器結(jié)構(gòu)

其中，輸出與給定間的傳遞函數(shù)為：

(1)

因此，系統(tǒng)的特征方程為：

(2)

若補(bǔ)償器Gc2(s)的模很小，則：

1+Gc2(s)G0(s)e-τs≈1

(3)

(4)

此時(shí)，特征方程近似為：

(5)

因此，從式(5)可以得出系統(tǒng)的穩(wěn)定性與被控對(duì)象模型中的時(shí)滯和所選取的補(bǔ)償器都無(wú)關(guān)。

3 MATLAB仿真分析

3.1仿真控制模型

在MATLAB中利用改進(jìn)的專家PID算法對(duì)烘缸溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真[12]，要實(shí)現(xiàn)仿真最主要的是專家PID控制器的建立，即專家規(guī)則的表述，以第e、f條規(guī)則為例，在Simulink中建立如圖5所示的仿真模型。同理，在專家控制器的子系統(tǒng)下面依次建立專家控制規(guī)則表中的每一條規(guī)則，就能完整地把專家規(guī)則用Simulink模塊建立表達(dá)。

最后，按照上面所建專家控制器和前述烘缸溫度-蒸汽流量串級(jí)控制系統(tǒng)構(gòu)建完整的仿真模型圖(圖6)。然后開(kāi)始調(diào)試仿真，根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)值和試湊法，把專家控制規(guī)則表中的參數(shù)一一具體化，就可以調(diào)試出基于Smith預(yù)估的專家PID算法的實(shí)際仿真效果圖。

圖5 專家控制規(guī)則的仿真模型

圖6 烘缸溫度控制系統(tǒng)仿真模型

3.2正常情況下的仿真結(jié)果

根據(jù)上面建立好的仿真模型，利用辨識(shí)出的傳遞函數(shù)作為仿真對(duì)象，其中烘缸溫度和蒸汽壓力的傳遞函數(shù)模型分別為：

(6)

(7)

當(dāng)參數(shù)模型匹配時(shí)，在t=0時(shí)刻對(duì)烘缸溫度系統(tǒng)加入階躍干擾，最后常規(guī)串級(jí)PID、改進(jìn)前無(wú)Smith預(yù)估的專家控制器、改進(jìn)后的專家PID控制，這3種不同的控制方案的響應(yīng)曲線如圖7所示?？梢钥闯觯焊倪M(jìn)前的專家控制系統(tǒng)(即沒(méi)有加入Smith預(yù)估控制器的系統(tǒng))，控制效果比常規(guī)PID算法好，但是效果劣于改進(jìn)后的專家控制系統(tǒng)。改進(jìn)后的專家控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度最快，超調(diào)量最小，穩(wěn)定性也較好。由圖7和表1可看出，改進(jìn)后的專家PID控制器很好地改善了大滯后環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，使系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的超調(diào)量和響應(yīng)時(shí)間都明顯減小，穩(wěn)定性變好。

圖7 基于正常情況時(shí)3種控制方案的階躍響應(yīng)

參數(shù)單純PID串級(jí)控制改進(jìn)前專家PID控制改進(jìn)后專家PID控制調(diào)節(jié)時(shí)間/s1000400120超調(diào)量/%50181穩(wěn)態(tài)誤差000

3.3加干擾時(shí)的仿真結(jié)果

當(dāng)被控對(duì)象的模型參數(shù)不變化時(shí)，在仿真的800s時(shí)刻在副環(huán)加入一個(gè)向上的階躍干擾，對(duì)比不同方法抗干擾的能力和穩(wěn)定性。3種控制方案對(duì)應(yīng)的響應(yīng)曲線分別如圖8所示。

圖8 加入干擾后3種控制方案的階躍響應(yīng)

從仿真圖看出，當(dāng)在副環(huán)加入干擾后，改進(jìn)后的Smith專家PID控制方案抑制干擾的能力最好，由干擾引起的超調(diào)和過(guò)渡時(shí)間都最小，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

3.4模型參數(shù)變化時(shí)的仿真結(jié)果

圖9 模型變化情況一下的階躍響應(yīng)

圖10 模型變化情況二下的階躍響應(yīng)

從圖9、10可知，當(dāng)模型參數(shù)變化時(shí)，改進(jìn)型Smith預(yù)估的專家PID控制可以較好地適應(yīng)對(duì)象，無(wú)論是模型的增益和滯后變大還是變小，改進(jìn)后的控制方案都優(yōu)于常規(guī)方法和改進(jìn)前的方案?？梢?jiàn)改進(jìn)型的Smith預(yù)估器克服了對(duì)精確被控模型的要求，與專家控制結(jié)合起來(lái)對(duì)控制對(duì)象具有適應(yīng)性，提高了實(shí)際應(yīng)用性。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)單烘缸溫度控制系統(tǒng)的大滯后、大慣性等特性會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成大影響的問(wèn)題，引入基于專家規(guī)則庫(kù)的專家PID控制算法。并結(jié)合改進(jìn)型Smith預(yù)估控制器，構(gòu)建了烘缸溫度與蒸汽流量的串級(jí)控制系統(tǒng)，利用蒸汽流量來(lái)超前控制單烘缸溫度。通過(guò)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)，可得出改進(jìn)后即加入Smith預(yù)估器的專家PID算法對(duì)大時(shí)滯系統(tǒng)控制效果良好，響應(yīng)速度快且超調(diào)小，受干擾后的魯棒性好，而且當(dāng)被控模型參數(shù)在一定范圍變化時(shí)，該方案具有很好的適應(yīng)性，仍有較好的控制效果。

[1] 任德均，姚進(jìn)，王庸貴.抄紙過(guò)程中烘缸溫度的自適應(yīng)模糊預(yù)估控制[J].中國(guó)造紙，2003，22(6)：23～26.

[2] 張開(kāi)生，李強(qiáng)華，張攀峰.紙機(jī)烘缸溫度的仿人智能控制方法研究[J].中國(guó)造紙，2007，26(3)：36～38.

[3] 宋云霞，朱學(xué)峰.大時(shí)滯過(guò)程控制方法及應(yīng)用[J].化工自動(dòng)化及儀表，2001，28(4)：9～15.

[4] 謝志強(qiáng)，謝志剛，謝卿賢.基于專家經(jīng)驗(yàn)的溫度串級(jí)多路自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表，1999，26(4)：16～19.

[5] 王學(xué)武，譚得健，郭一楠，等.基于GA的專家PID控制[J].化工自動(dòng)化及儀表，2002，29(4)：35～37.

[6] 張燕紅.模糊PID-Smith串級(jí)控制在加熱爐溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].化工自動(dòng)化及儀表，2012，39(8)：979～981.

[7] 吳一帆，羅可.紙機(jī)烘干部的計(jì)算機(jī)集散控制[J].長(zhǎng)沙電力學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999，14(1)：34.

[8] 盧濤，沈勝?gòu)?qiáng)，李素芬.紙頁(yè)干燥過(guò)程的數(shù)值模擬與參數(shù)分析[J].中國(guó)造紙學(xué)報(bào)，2003，18(1)：119～123.

[9] 張杰，張素貞.專家系統(tǒng)的發(fā)展及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化工自動(dòng)化及儀表，1996，23(3)：3～11.

[10] 尹朝慶，尹皓.人工智能與專家系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001：137～150.

[11] 陳顯枝，陳沖.基于專家系統(tǒng)的Smith預(yù)估器[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2005，18(6)：27，79.

[12] 劉金琨.先進(jìn)PID控制MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011：296～300.

ApplicationofImprovedSmith-ExpertPIDAlgorithminDryerTemperatureCascadeControlSystem

ZHANG Ai-juan, HU Mu-yi, HUANG Ya-nan

(JiangsuProvincialKeyLaboratoryofPulpandPaperScienceandTechnology,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China)

Considering large delay and inertia and nonlinearity of drying process which has less or single dryers in papermaking industry, the Smith-expert PID algorithm was proposed and the cascade control system for both dryer temperature and steam pressure was designed. The main controller is an expert PID controller which adopts expert advice-based knowledge base to adjust PID parameters; and the main loop employs an improved Smith predictor which can remove dead time influence from the system stability and satisfy Smith predictor for an accurate mathematical model. Simulation result shows that the improved Smith-expert PID control has good quality like small overshoot and fast response.

dryer temperature, expert PID, improved Smith predictor, cascade control

TH165+.2

A

1000-3932(2016)02-0128-06

2015-12-23(修改稿)基金項(xiàng)目：江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(201010)