【正文】 場操作人員的經驗和操作數據。模糊預估模型是通過一系列有針對性的推導得到的，模糊預估器得到的增量經過補償器的作用 產生一個補償校正。 （ 4） 變結構控制系統(tǒng)對干擾和系統(tǒng)參數變化具有魯棒性這正是魯棒控制所需要解決的問題。工業(yè)生產的大規(guī)?；沟霉I(yè)過程變得更為復雜，大時滯、不確定性、嚴重非線性、時變性對工業(yè)過程控制系統(tǒng)的設計提出了更高的要求。在溫度控制技術領域中 ,普遍采用 PID 控制算法。 從以上分析中可以看到 ,對于具有大時間滯后系統(tǒng)的控制 ,PID 控制算法僅僅在模型匹配時能夠進行穩(wěn)定的控制 ,但動態(tài)性能不理想 .當模型失配時 ,PID 算法就無能為力了 。 仿真結果表明 ,改進型 Smith 算法在模型失配時 ,具有良好的穩(wěn)定和魯棒性 ,對于大時間滯后系統(tǒng)是一種比較實用的控制方法 。 對于加熱爐，工藝介質受熱升溫或同時進行氣化，其溫度的高低會直接影響后一工序的操作工況和產平質量。在加熱用的燃料油管道上裝有一個調節(jié)閥，用以控制燃料油流量，以達到控制溫度的目的。 圖 加熱爐溫度單回路反饋控制系統(tǒng)結構框圖 被控變量的選擇 被控變量選擇方法： 方法一：選擇能 直接反映生產過程中產品產量和質量又易于測量的參數作為 被控變量，稱為直接參數法。 (1) 滿足工藝的合理性 (2) 具 有盡可 能大的 靈敏度且線形好 (3) 測量變送裝置的滯后小 。 提高控制質 量，采用串級控制系統(tǒng)。主被控參數的信號送往 主控制器，而副被控參數的信號被送往副控制器作為測量，這樣就構成了兩個閉合回路，即主回路（外環(huán)）和副回路（內環(huán)）。 3） 方案應考慮工藝上的合理性、可能性和經濟性。 4） 被控對象具有較大的非線性，而負荷變化又較大。 副控制器作用方式的確定，與簡單控制系統(tǒng)相同。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 8 3）根據求得的 (δ 1p)和 (T1P)、 (δ 2p)和 (T2P)數值，按經驗公式求出主、副控制器的比例度、積分時間和微分時間。例如在稀硝酸生產中，空氣是隨氨的多少而變化的，因此氨為主動量 F1，空氣為從動量 F2。 變比值控制系統(tǒng) 要求兩種物料流量的比值隨第三參數的需要而變化。而當干擾通道和控制通道動態(tài)特性相同時，便可以不考慮時間函數，只按靜態(tài)關系確定前饋控制作用。 動態(tài)前饋與靜態(tài)前饋從控制系統(tǒng)的結構上看是一樣的，只是前饋控制器的控制規(guī)律不同。一般采用在靜態(tài)前饋的基礎上，加上延遲環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)，以達到干擾作用的近似補償。均勻控制的概念，在石油化工生產中，采用連續(xù)生產方式，各生產過程都與前面的生產過程緊密聯系。 先進控制系統(tǒng) 簡單控制系統(tǒng)和常用的復雜控制系統(tǒng)是以經典控制理論為指導的，他 們的基本要素是以 PID 控制器為核心的基本控制回路。它可以大大提高工業(yè)生產過程操作和控制的穩(wěn)定性，明顯提高產品質量，有巨大的經濟效益。在計算機進入控制領域后，用計算機實現 的數字 PID 算法代替了模擬 PID調節(jié)器，這種控制規(guī)律的應用不但沒有受到影響，而且有了新的發(fā)展，它仍然是當今工業(yè)過程計算機控制系統(tǒng)中應用最廣泛的一種。其設計技術成熟，長期以來形成了典型的結構，參數整定方便，結構更改靈活，能滿足一般的控制要求。 （ 33） 將式（ 412）和式（ 413）相減， 即得數字 PID 增量型控制算法為 )1()()( ??? kukukΔu （ 34） 可見 ,增量式算法提供了控制量的增量形式，所以被稱為數字 PID 增量型控制算法。 2）增量型算法得出的是控制量的增量，不會嚴重影響系統(tǒng)的工作。 采樣周期的選擇 從 Shannon 采樣定理可知，只有當采樣頻率達到系統(tǒng)信號最高頻率的兩倍或兩倍以上，才能使采樣信號不失真地復現原來的信號。 4）考慮執(zhí)行器的響應速度， T 應大于執(zhí)行器的響應速度。 3）選擇控制度。該方法只需整定一個參數即可，故稱其為歸一參數整定法。 (3)湊試 法確定 PID 參數 在 PID 參數整定方法中，最基本和最簡單的方法為湊試法，即對參數實行先比例，后積分，再微分的整定步驟。39。 Smith 預估補償控制系統(tǒng)如圖 所示。)(sR)(s?)(sF)(sY)(sWT so esW ??)(39。內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 15 估補 償器的傳遞函數。39。39。39。39。39。)(39。 由以上分析可知，對于定值控制，閉環(huán)傳遞函數由兩項 組成：第一項為擾動對被控制量的影響；第二項為用來補償擾動對被控制量的影響的控制作用。 從圖 中可知， Smith 預估補償器由兩部分組成，即一個是被控對象除去純遲延后傳遞函數為 )(39。 針對這種情況，因此采用了改進的 Smith 預估補償對系統(tǒng)進行控制 。 它在 Smith 補償模型之外加了一個除法器，一個導前微分環(huán)節(jié) (識別器 )和一個乘法器。這三個環(huán)節(jié)的作用量要根據模型和過程輸出信號之間的比值來提供一個自動校正預估器增益的信號 [13]。在用模糊控制方法解決控制問題時，只需對控制中所可能出現的各種情形加以分析，依據控制者的經驗和知識，尋求解決的一般方法，然后用模糊控制規(guī)則集的形式加以體現，模糊控制的精度依賴于模糊控制規(guī)則集制定的是否完整和詳細。()Gs se?? )()()1(1 )()()( )( 39。 sp esG ??)()(sGp se??)(tr )(tu )(tcdtdu/FuzzyController內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 19 第五章 加熱爐溫度控制系統(tǒng)仿真研究 本章主要論述了 在 MATLAB 下進行仿 真和以及對仿真結果的分析。 圖 加熱爐溫度 PID 控制系統(tǒng)仿真框圖 圖 基于 PID 控制的輸出曲線 ssGc 5 )( ??內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 20 Smith 控制系統(tǒng)仿真研究 控制方案和仿真框圖的建立 通過前幾章的講述，本文所設計的 Smith 控制方案如圖 所示。 圖 兩種控制方案仿真輸出曲線 結果表明，針對過熱汽溫這類純滯后對象，采用 Smith 控制方案，取得了性能優(yōu)良的仿真結果。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 22 圖 加入干擾的 Smith預估控制仿真框圖 圖 Smith 預估控制仿真曲線，引入幅度為 的隨機干擾信號。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 23 圖 增益 自適應 Smith預估補償控制仿真框圖 圖 增益自適應 Smith預估補償控制仿真曲線 與圖 : 振蕩明顯下降 , 穩(wěn)定性也大大提高 , 說明改進型的 Smith預估補償控制具有良好的抗干擾能力 ， 可以克服 Smith補償控制對參數敏感這一缺點。這種算法由于在反饋信息中包含了模型失配的信息 ,然后通過控制器進行調節(jié) ,因此相對于其他算法其魯棒性能大大增強 。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 25 參考文獻 [1] 邵裕森 .過程控制及儀表 [M].上海 : 上海交通大學出版社 , . [2] 楊為民，鄔齊斌 .過程控制系統(tǒng)及工程 [M].西安電子科技大學出版社， 20xx. [3] 何克忠．計算機控制系統(tǒng)的分析與設計 [M].北京 :清華大學出版社 ,1988. [4] 張國良，曾靜，柯熙政，鄧方林．模糊控制及其 MATLAB 應用 [M] ．西安，西安交通大學出版社， . [5] 莫彬 .過程控制工程 [M].北京：化學工業(yè)出版社， . [6] 何克忠，李偉 .計算機控制系統(tǒng) [M].北京，清華大學出版社， 1998. [7] 李華，范多旺 . 計算機控制系統(tǒng) [M].北京 :機械工業(yè)出版社， [8] 吳興純 ． Smith 預 估控制技術在爐溫控制系統(tǒng)中的應用 [J]． 昆明理工大學學 報 ， 20xx /30 /03. [9] 程啟明 ， 王勇浩 ． 基于 Smith 預估的模糊 /PID 串級主汽溫控制系統(tǒng)仿真 [J]． 電機技術學報 ， 20xx， 22(3)： 143147. [10] 邊立秀 ， 趙日暉 ． Fuzzy 自整定 PID 參數的 Smith 預估主汽溫控制系統(tǒng) [J]． 計算機仿真 ， 20xx/21/01. [11] 牛培峰 ， 任娟 ， 王帥 ． PID 型自適應模糊控制在鍋爐主蒸汽溫度控制中的仿 真研究 [J]． 熱力發(fā)電 ， 20xx. [12] 張曉華．控制系統(tǒng)數字仿真與 CAD[M]．北京：機械工業(yè)出版社， 20xx. [13] 郭維 ．改進型 Smith 控制在火電廠過熱器中的應用 [J].內蒙古科技與經濟 . 20xx 年 4 月 , 第 7 期 . [14] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生 .新型 PID 控制及其應用 [M].北京：機械工業(yè)出版社，. [15] 王 宏華 ,樊 桂林 .含 有純 滯后 系統(tǒng) 的控 制方 法 [J]. 江蘇 理工 大學學報 ,1994,15(6). [16] 董寧 .自適應控制 [M].北京：北京理工大學出版社 ,. [17] 劉磊，王曉東 .改進型 Fuzzy— Smith 控制在再熱器中的應用 [J].內蒙古石油化工， 20xx 年第 2 期 . [18] 朱曉東 ,王軍 ,萬紅 .基于 Smith 預估的純滯后系統(tǒng)的控制 [J].鄭州大學學報 (工學版 ),20xx,25(1). [19] 馮瑤 ,朱學鋒 . 改進型 Smith 預估器及實驗研究 [J].SCUT 研究生學報 , 1989,2(2):3236. 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 26 [20] 王月鵑．萬百五．大時延過程的控制方法．控制理論與應用 ,1986(3)． [21] 張衛(wèi)東 .時滯系統(tǒng)的魯棒控制．浙扛大學博士學位論文．浙扛大學工控所， 1996 [22] 邵惠鶴．工業(yè)過程高級控制 .上海交通大學出版社， 1997,3. [23] 郭姝梅 ,張穎超 .串級與 Smith 預估補償相結合的控制系統(tǒng)仿真研究 [J].武漢理工大學學報 (交通科學與工程版 ),20xx,26. [24] Palmor Z.. Stability properties of Smith dead time pensator ,1990,32(6):937949. [25] Watanabe k esc. A processmoder control for linear system with delay. ,1989(2):12611269. 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 27 謝 辭 本文的研究工作是在 劉磊 老師的精心指導和關心下完成的。 正所謂學無止境，對即將步入社會的我們來說，同樣要不斷的學習、提