统计过程监测中低阶ＥＰＣ控制器分析与设计

2012年03月02日08:51:06 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

作者：刘　飞，史荣珍（江南大学自动化研究所）

摘　　　要：观测值相互独立并服从正态分布是应用统计过程控制（ＳＰＣ）的基本前提，然而由于某些不可消除因素，实际过程的输出观测值常常是自相关的。采用ＳＰＣ与ＥＰＣ整合，消除过程自相关，实现对自相关过程的监控。将状态空间分析法引入到ＥＰＣ控制器的设计中，通过极点配置方法来分析ＥＰＣ控制器的性能，研究平均运行链长（ＡＲＬ）与极点配置的关系。较后对均值发生阶跃型故障的自相关ＡＲＭＡ（１，１）过程进行仿真实验，得到ＥＰＣ控制器极点的较优配置范围。仿真结果亦证明了该方法的可行性和有效性。
关　键　词：ＥＰＣ控制器；状态空间；自相关过程；统计过程控制；工程过程控制

引　言
在现代实际生产中，由于制造环境的新特点（小批量生产，使用传感器采集数据等）导致过程输出数据往往具有不同程度的自相关性。而ＳＰＣ的应用是以过程输出数据的统计独立为前提，所以当输出数据具有自相关性时，就不再适用传统的控制图监控，否则会引发严重的虚发报警。目前比较有效的方法就是将统计过程控制（ＳＰＣ）与工程过程控制（ＥＰＣ）进行整合，先采用反馈控制对数据进行调整，再使用ＳＰＣ方法对生产过程进行监控［１３］。常用的ＥＰＣ控制器包括较小均方误差ＭＭＳＥ和ＰＩＤ控制器等［４６］。反馈控制器的设计问题是整合的关键，因此引起了广泛关注。通过分析常用的ＭＭＳＥ和ＰＩＤ两种ＥＰＣ控制器，本文将自相关过程模型转化为状态空间模型，在ＥＰＣ控制器一般形式的基础上，讨论极点配置法分析和设计方法，特别以低阶控制器的结构为例，讨论极点的选取原则，研究极点的位置与失控平均运行链长（ＡＲＬ）的关系，进而得到极点位置对控制器监控效果的影响，从而丰富了ＥＰＣ控制器
的设计方法。

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