【正文】 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 摘 要電廠鍋爐主汽溫具有大延遲、大慣性、非線性等特點，傳統(tǒng)的PID控制很難取得滿意的控制品質(zhì)，本文在線性PID的基礎(chǔ)上，引入跟蹤微分器及非線性模塊，構(gòu)造出一種新型的非線性PID控制器，進(jìn)而提出了汽溫非線性PID控制方案，對其進(jìn)行仿真，并進(jìn)行了抗干擾能力和魯棒性測試。結(jié)果表明相比于線性PID，非線性PID具有更好地控制品質(zhì)，并且具有較強的抗干擾能力和魯棒性。盡管線性理論不僅在理論上完善，在各種國防和工業(yè)控制中也已成功地應(yīng)用，但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)對控制系統(tǒng)性能要求的不斷提高，線性反饋控制已經(jīng)很難滿足各種實際需要。大多數(shù)控制系統(tǒng)往往是非線性的，采用近似的線性模型雖然可以更全面、更容易地分析系統(tǒng)的各種性能，卻很難刻畫出系統(tǒng)的非線性本質(zhì)，所設(shè)計的控制器也很難達(dá)到系統(tǒng)的性能要求。線性系統(tǒng)的動態(tài)特性已不足以解釋許多常見的實際非線性現(xiàn)象。早期的非線性系統(tǒng)分析與設(shè)計沒有自身的理論體系，對非線性系統(tǒng)的處理主要是采用將非線性特性分段線性化，然后使用線性控制理論分析與設(shè)計。關(guān)鍵詞：非線性PID控制器；電廠鍋爐主汽溫；使用Matlab仿真AbstractPower plant boiler main steam temperature with large delay, large inertia and nonlinear characteristics of the traditional PID control is difficult to obtain satisfactory control quality, this article on the basis of the linear PID, the introduction of tracking differentiator and nonlinear module, a new kind of nonlinear PID controller is constructed, and steam temperature of nonlinear PID control scheme is presented, simulation, and the antijamming ability and robustness test. The results show that pared with the linear PID, nonlinear PID has better control quality, and has strong antijamming ability and robustness.Although linear theory not only perfect in theory, in a variety of national defense and also has been successfully used in industrial control, but with the development of modern science and technology and the continuous improvement of modern industrial control system performance requirements, the linear feedback control has been difficult to meet various practical needs. Most often is the nonlinear control system, an approximate linear model can be more prehensive, more easily analysis various performance of the system, but it is difficult to depict a nonlinear nature of the system, the designed controller is difficult to meet the requirements of the performance of the system. Dynamic characteristics of a linear system is not enough to explain the actual nonlinear phenomena of the many mon. Nonlinear system analysis and design of the early without its own theoretical system, handling of the nonlinear system is mainly used to nonlinear piecewise linearization, and then use the linear control theory analysis and design.Key words: nonlinear PID controller。 Power plant boiler main steam temperature。 Using matlab simulation目 錄摘 要 IAbstract II1引言 1 1 1 22非線性PID控制器 4 非線性理論 4 4 非線性系統(tǒng)理論的最新發(fā)展及問題 5 跟蹤微分器（TD） 7 跟蹤微分器的數(shù)學(xué)表達(dá)式 7 跟蹤微分器的數(shù)學(xué)模型的搭建（simulink下的實現(xiàn)） 9 跟蹤微分器的仿真實現(xiàn)與分析 11 13 幾種典型的非線性組合 13 14 14 1對非線性函數(shù)fal的影響及假設(shè) 16 16 18 對跟蹤微分器的影響 193電廠主汽溫控制系統(tǒng)方案 21 21 21 仿真實例 22 23 23 244主汽溫非線性控制的仿真研究 26 線性比例與非線性比例作用的比較與分析 26 26 仿真實現(xiàn)與結(jié)果分析 26 線性積分與非線性積分作用的比較與分析 27 參數(shù)設(shè)置 27 仿真實現(xiàn)與結(jié)果分析 27 線性比例微分與非線性比例微分作用的比較與分析 28 參數(shù)設(shè)置 28 仿真實現(xiàn)與結(jié)果分析 29 線性PID與非線性PID作用的比較與分析 30 參數(shù)設(shè)置 30 仿真實現(xiàn)與結(jié)果分析 30 非線性PID抗干擾能力測試與分析 31 PID抗干擾能力測試 31 不含TD非線性PID抗干擾能力測試 31 含TD的非線性PID抗干擾能力測試 32 非線性PID魯棒性測試與分析 335結(jié)論 37 37 37參考文獻(xiàn) 錯誤！未定義書簽。謝 辭 40IV遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文1引言在輕工、化工等很多行業(yè)的過程控制中，被控對象大都帶有滯后特性，例如，熱量、物料和信號等的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換需經(jīng)過一定的時間，這便造成了許多過程存在大的滯后時間。無論控制作用如何，在滯后時間階段，控制作用對過程變量的影響是不可測的。更為重要的是，時間滯后導(dǎo)致了過程變量輸出不能迅速地響應(yīng)控制信號，這等于在這段時間內(nèi)反饋作用失效，而反饋是自動控制所必須得到的信息。過熱蒸汽溫度是鍋爐運行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過熱蒸汽溫度或高或過低都會顯著地影響電廠的安全性和經(jīng)濟性。過熱蒸汽溫度過高，可能造成過熱器、蒸汽管道和汽輪機的高壓部分金屬損壞；過熱蒸汽溫度的過低，又會降低熱效率并影響汽輪機的安全經(jīng)濟運行。所以鍋爐運行中保持過熱蒸汽溫度的穩(wěn)定性，對于減少設(shè)備損耗、確保整個熱力網(wǎng)安全運行具有重大的意義。然而，過熱汽溫控制對象具有時變、不確定性和非線性等復(fù)雜特性。過熱器管道較長和蒸汽容積較大，當(dāng)減溫水流量發(fā)生變化時過熱器出口蒸汽溫度容易出現(xiàn)較大的遲延；負(fù)荷變化時，主蒸汽溫度對象的動態(tài)特性變化明顯。此外，主蒸汽溫度對象還具有分布參數(shù)和擾動變量多的特點，這都給常規(guī)的控制帶來一定的難度。PID控制方案是目前應(yīng)用最廣泛的控制策略之一，但若用PID來控制具有顯著時間滯后的過程，則控制器輸出在滯后時間內(nèi)由于得不到合適的反饋信號保持增長，從而導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)大甚至使系統(tǒng)失控。傳統(tǒng)的火電廠主汽溫控制系統(tǒng)大多采用常規(guī)的PID串級控制方案。但是模型參數(shù)的不確定性以及在控制系統(tǒng)的運行中出現(xiàn)環(huán)境變化、元件老化等問題，采用常規(guī)的PID控制就很難取得滿意的控制品質(zhì)。非線性PID控制器是在研究分析經(jīng)典PID控制的基礎(chǔ)上，利用非線性機制，汲取經(jīng)典PID的思想精華，改進(jìn)其“簡單處理”的缺陷，構(gòu)造出一種新型實用控制器。它采用非線性機制以提高控制系統(tǒng)性能的目的。因此，本文提出將非線性PID控制器應(yīng)用到火電廠主汽溫控制系統(tǒng)中，仿真試驗結(jié)果表明其控制品質(zhì)由于常規(guī)PID控制?？刂评碚摰男纬珊桶l(fā)展，是從1932年乃奎斯特發(fā)表關(guān)于反饋放大器穩(wěn)定性的經(jīng)典論文開始，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論階段和現(xiàn)代控制理論階段。自動控制理論隨著科學(xué)技術(shù)