37、PID与MPC控制器在四罐过程中的实现与性能分析

PID与MPC控制器在四罐过程中的实现与性能分析

1. 虚拟环境搭建

虚拟四罐过程的虚拟化方法主要分为四个阶段：
1. 参考模型 ：寻找考虑实际工业工厂特征和方面的参考模型。
2. 3D建模 ：使用AutoCAD Plant 3D软件进行四罐过程的设计，定义图层来分布设备和装置（如水箱、法兰、管道、结构、网格）以及设计尺寸，创建包含水箱的结构，放置阀门和泵，生成的文件扩展名为.dwg。然后将该文件在SketchUp软件中打开，转换为Unity 3D软件可识别的.fbx格式。
3. 编程与可视化 ：利用Unity 3D图形引擎和Visual Studio中的面向对象编程，将过程的不同特征（如变送器、变频器、控制室、液体填充、声音和视觉效果）融入3D工业环境的编程和虚拟化中，使虚拟工厂更接近真实工厂。
4. 与PLC的Profinet通信 ：使用Profinet协议，虚拟工厂读取PLC生成的IP地址，以便读写PLC中实现的MPC和PID控制器的数据，通过硬件在环（HIL）技术实现系统通信。

以下是虚拟环境设计流程的mermaid流程图：

graph LR
    A[参考模型] --> B[3D建模]
    B --> C[编程与可视化]
    C --> D[与PLC的Profinet通信]

2. P&ID图分析

四罐过程的结构通过管道和仪