模糊pid溫度控制設計論文

《模糊pid溫度控制設計論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。

1、模糊PID溫度控制設計畢業(yè)論文第一章緒論1.1選題背景及其意義在工業(yè)生產(chǎn)過程中，控制對象各種各樣，溫度是生產(chǎn)過程和科學實驗中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過程中，為了高效地進行生產(chǎn)，必須對它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例，其關鍵在于測溫和控溫兩方面。溫度測量是溫度控制的基礎，技術已經(jīng)比較成熟。由于控制對象越來越復雜，在溫度控制方面，還存在著許多問題。如何更好地提高控制性能，滿足不同系統(tǒng)的控制要求，是目前科學研究領域的一個重要課題。溫度控制一般指對某一特定空間的溫度進行控制調(diào)節(jié)，使其達

2、到工藝過程的要求。本文主要研究電鍋爐溫度控制的方法。電鍋爐是將電能轉換為熱能的能量轉換裝置[1]。具有結構簡單、無污染、自動化程度高等特點。與傳統(tǒng)的以煤和石化產(chǎn)品為燃料的鍋爐相比還具有基本投資少、占地面積小、操作方便、熱效率高、能量轉化率高等優(yōu)點。近年來，電鍋爐已成為供熱采暖的主要設備。鍋爐控制作為過程控制的一個典型，動態(tài)特性具有大慣性大延遲的特點，而且伴有非線性。目前國內(nèi)電熱鍋爐控制大都采用的是開關式控制，甚至是人工控制方法。采用這些控制方法的系統(tǒng)穩(wěn)定性不好，超調(diào)量大，同時對外界環(huán)境變化響應慢，實時性差。另外，頻繁的開關切換對電網(wǎng)產(chǎn)生很大

3、的沖擊，降低了系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，減少了鍋爐的使用年限。因此，研究一種最佳的電鍋爐控制方法，對提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性，穩(wěn)定性具有重要的意義。1.2工業(yè)控制的發(fā)展概況工業(yè)控制的形成和發(fā)展在理論上經(jīng)歷了三個階段50年代末起到70年代為第一階段，即經(jīng)典控制理論階段，這期間既是經(jīng)典控制理論應用發(fā)展的鼎盛時期，又是現(xiàn)代控制理論應用和發(fā)展時期；70年代至90年代為第二階段，即現(xiàn)代控制理論階段；90年代至今為第三階段，即智能控制理論階段[2]33第一階段：初級階段。它以經(jīng)典控制理論為主要控制方案，采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表，對生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進

4、行控制。在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結構、PID策略為主，同時針對不同的對象與要求，設計了一些專門的控制算法如達林頓算法、Smith預估器、根軌跡法等。這階段的主要任務是穩(wěn)定系統(tǒng)、實現(xiàn)定值控制。第二階段：發(fā)展階段。以現(xiàn)代控制理論為基礎，以微型計算機和高檔儀器為工具，對復雜現(xiàn)象進行控制。這階段的建模理論、在線辨識和實時控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先進控制系統(tǒng)和高級控制策略，如克服對象時變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預測控制等。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，以滿足復雜的工藝要求，提高控制質量

5、。第三階段：高級階段。不論從歷史和現(xiàn)狀，還是從發(fā)展的必要性和可能性來看，控制方法主要朝著綜合化、智能化方向發(fā)展。尤其近些年來人工智能理論的迅速崛起為控制的智能化提供了一個騰飛的工具。智能控制理論中，專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制系統(tǒng)是最有潛力的三種方法。專家系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程、故障診斷和監(jiān)督控制以及檢測儀表有效性檢測等方面獲得成功應用；神經(jīng)網(wǎng)絡則可為復雜非線性過程的建模提供有效的方法，進而可用于過程軟測量和控制系統(tǒng)的設計上；模糊系統(tǒng)不僅有行之有效的模糊控制理論為基礎，而且能夠表達確定性和不確定性兩類經(jīng)驗，并提煉成為知識進而改善已有控制。應用經(jīng)

6、典控制理論的前提是：必須有一個高階微分方程式來描述系統(tǒng)的運動狀態(tài)的數(shù)學模型，是建立在頻率法的基礎上的。而現(xiàn)代控制理論主要用來解決多輸入多輸出和時變系統(tǒng)的問題，它的數(shù)學模型是用一個一階微分方程組即狀態(tài)方程)或差分方程組來描述，是一種時域表示方法。這兩種方法在精確數(shù)學模型的自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮了巨大的作用，并取得了令人滿意的控制效果。1.3傳統(tǒng)控制方法的缺陷無論是經(jīng)典控制理論還是現(xiàn)代控制理論，都是建立在系統(tǒng)的精確數(shù)學模型基礎之上的。但在實際系統(tǒng)中被控對象一般都具有大慣性、大滯后、時變性、關聯(lián)性、不確定性和非線性的特點，這里的關聯(lián)性不僅包含過程對象

7、中各物理參數(shù)之間的耦合交錯，而且包含被控量、操作量和干擾量之間的聯(lián)系；不確定性不單指結構上的不確定性，而且還指參數(shù)的不確定性；非線性既有非本質的非線性，又有本質非線性。由于被控對象的這種復雜性，決定了控制的艱難性。33傳統(tǒng)控制方法絕大多數(shù)是基于被控對象的數(shù)學模型，即按照建?？刂苾?yōu)化進行，建模的精確程度決定著控制質量的高低，盡管目前的建模理論和方法已有長足的長進，但仍有許多過程和對象的機理不清楚，動態(tài)特性難以掌握，使我們不得不對被控對象進行簡化或近似，將一個理論上極為先進的控制策略應用在這樣的模型上，控制效果自然會大打折扣，因此，用傳統(tǒng)的控制

8、手段進一步提高控制對象的質量遇到了極大的困難，傳統(tǒng)控制方法面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。1.4智能控制方法概述1.4.1智能控制方法的起源、發(fā)展和分類工業(yè)控制中存在著工業(yè)過程復雜、數(shù)學模型難