基于改進(jìn)型smith控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(已修改)
2025-07-06 04:41 本頁(yè)面
【正文】 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（題 目：基于改進(jìn)型Smith控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二 〇 一 一 年 六 月內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘 要大遲延對(duì)象的控制一直是控制領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。加熱爐溫度控制便屬于這類(lèi)復(fù)雜的控制對(duì)象。傳統(tǒng)的加熱爐溫度控制系統(tǒng)采用的是原料油出口溫度同燃料油流量或同爐膛溫度的串級(jí)控制，但由于燃料油流量存在波動(dòng)，使得溫度控制效果較差。而且由于近年來(lái)爐膛改造，爐膛容積增大，使得控制系統(tǒng)主副被控對(duì)象均存在較大的時(shí)間滯后。對(duì)于無(wú)滯后或滯后比較小的系統(tǒng)，通常采用PID控制。對(duì)于大滯后系統(tǒng)，PID控制效果并不好，需要另加補(bǔ)償，因此提出了Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)。而 Smith 預(yù)估算法則在模型匹配時(shí)具有好的性能指標(biāo) ,但是由于這種算法嚴(yán)重依賴模型的精確匹配 ,而在實(shí)際中這是很難做到的 ,當(dāng)模型失配時(shí),Smith 預(yù)估算法就難以取得良好的控制效果,因此提出了改進(jìn)型Smith控制系統(tǒng)。本文研究的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)適用于燃燒控制過(guò)程的控制規(guī)律和控制算法。具體討論了純滯后系統(tǒng)的Smith預(yù)估器及工程實(shí)現(xiàn)方法，著重對(duì)這種控制算法進(jìn)行了較深入的討論，并提出了一種改進(jìn)型Smith預(yù)估控制器，該控制器把自適應(yīng)控制與史密斯預(yù)估器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的參數(shù)自整定，而且還通過(guò)仿真對(duì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)的結(jié)果進(jìn)行了分析。仿真實(shí)驗(yàn)中，若采用PID控制算法，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)較大的超調(diào)量，采用史密斯預(yù)估補(bǔ)償控制沒(méi)有超調(diào)量。若保持控制器和模型的參數(shù)不變，改變對(duì)象參數(shù)，使估計(jì)模型與之失配，此時(shí)史密斯預(yù)估算法出現(xiàn)振蕩，系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞。改進(jìn)型Smith算法不僅能夠保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且振蕩次數(shù)少，收斂速度快。關(guān)鍵詞:加熱爐；增益自適應(yīng)；史密斯預(yù)估器 AbstractLarge delay time has been the focus of research in the control field. Furnace temperature control is belong to this plex control furnace temperature control system uses raw oil outlet temperature with the fuel oil flow cascade control or furnace temperature, but due to volatility in fuel flow, making the temperature control less effective. In recent years, due to the furnace chamber volume increases, the control system exists in a large time lag. For no or less delay, the system usually adopts PID control. For large delay system, PID control effect is not good, need additional pensation. Thus puts forward Smithpredictor pensator control system. The Smithpredictor in the matching model has good performance when, but this algorithm heavily depends on the exact match model, but it is difficult to do in practice. Smithpredictor algorithm is difficult to obtain good control effect when the model mismatch. Thus put forward an improved Smithpredictor control system. This stduy focuses on design and realize the control laws and control algorithm that is applicable to furnace bustion control process. Specific discuss the method of Smith predictor engineering realization for pure timedelay system, focusing on such a control algorithm for a more indepth discussion, and puts forward an improved Smith – predictor, which puts adaptive control and Smith – predictor implement organically, realize to the parameters of the control system to achieve selftuning, but also by means of simulation design and improved results are analyzed. Simulation experiment, if adopted PID control algorithm, the system showed a larger overshoot, but using control without overshoot. If keep the controller and the model parameters constant, change the object parameters that mismatch model to Smithpredictor, Smithpredictor algorithm oscillation occurs and, the system stability were destroyed at this improved Smith – predictor algorithm not only can keep the system stability but also decreases oscillation frequency, increases convergence speed.Keywords: furnace。 gain adaptive control。 Smithpredictor目 錄第一章 緒論 1 研究的背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外基于加熱爐溫度控制的研究 1第二章 傳統(tǒng)的加熱爐溫度控制系統(tǒng) 4 加熱爐及其模型的建立 4 加熱溫度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 4 加熱溫度控制系統(tǒng)模型的建立 4 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) 5 被控變量的選擇 5 選擇被控變量的原則 5 操縱變量的選擇 5 常用復(fù)雜控制系統(tǒng) 6 串級(jí)控制系統(tǒng) 6 8 前饋控制系統(tǒng) 8 先進(jìn)控制系統(tǒng) 10第三章 數(shù)字PID控制理論 11 PID控制算法 11 模擬PID調(diào)節(jié)器 11 數(shù)字PID控制算法 11 PID的參數(shù)整定 12第四章 改進(jìn)型Smith預(yù)估器控制理論 14 Smith預(yù)估器控制理論 14 改進(jìn)型Smith控制理論 16 增益自適應(yīng)補(bǔ)償方案 16 Fuzzy—Smith預(yù)估補(bǔ)償控制方案 17第五章 加熱爐溫度控制系統(tǒng)仿真研究 19 PID控制系統(tǒng)仿真研究 19 Smith控制系統(tǒng)仿真研究 20 控制方案和仿真框圖的建立 20 仿真分析 20 Smith控制穩(wěn)定性分析 21 增益自適應(yīng)Smith控制系統(tǒng)仿真研究 22總 結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25謝 辭 27內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第一章 緒論 研究的背景及意義加熱爐溫度控制系統(tǒng)為一個(gè)大滯后的系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)的控制方式，采用溫度、流量串級(jí)控制，并把煤氣熱值和煙氣殘氧檢測(cè)量引入控制系統(tǒng)，對(duì)煤氣和空氣的配比值進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了加熱爐高效燃燒控制、溫度迅速反應(yīng)控制。在純滯后過(guò)程中，由于過(guò)程控制通道中存在的純滯后，使得被控量不能及時(shí)反映所承受的擾動(dòng)。因此這樣的過(guò)程必然會(huì)產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和需要較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，被認(rèn)為是較難控制的過(guò)程，其控制難度將隨著純滯后占整個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)時(shí)間參數(shù)的比例增加而增加。，則稱(chēng)過(guò)程是大滯后過(guò)程。當(dāng)與T之比增加時(shí)，過(guò)程中的相位滯后增加而使超調(diào)增大甚至
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