【正文】 （2）仿真使用的被控對(duì)象的模型較為簡(jiǎn)單，距真正工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)還有一定差距，如何能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)還需要做更多的工作。 加熱爐溫度Smith控制的輸出曲線為便于比較，并給這兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)輸入一個(gè)階躍信號(hào)，兩系統(tǒng)的輸出同接在一個(gè)Scope 上進(jìn)行比較， 。導(dǎo)前微分環(huán)節(jié)（識(shí)別器）的 ，它使過程與模型輸出之比提前進(jìn)加法器。實(shí)現(xiàn)的方法是把被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型引入到控制回路之內(nèi)，設(shè)法取得更為及時(shí)的反饋信息，以改進(jìn)控制品質(zhì)。4）考慮執(zhí)行器的響應(yīng)速度，T應(yīng)大于執(zhí)行器的響應(yīng)速度。其設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，長期以來形成了典型的結(jié)構(gòu)，參數(shù)整定方便，結(jié)構(gòu)更改靈活，能滿足一般的控制要求。均勻控制的概念，在石油化工生產(chǎn)中，采用連續(xù)生產(chǎn)方式，各生產(chǎn)過程都與前面的生產(chǎn)過程緊密聯(lián)系。變比值控制系統(tǒng)要求兩種物料流量的比值隨第三參數(shù)的需要而變化。4）被控對(duì)象具有較大的非線性，而負(fù)荷變化又較大。(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(cè)量變送裝置的滯后小。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)型Smith算法在模型失配時(shí) ,具有良好的穩(wěn)定和魯棒性 ,對(duì)于大時(shí)間滯后系統(tǒng)是一種比較實(shí)用的控制方法。（4） 變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)對(duì)干擾和系統(tǒng)參數(shù)變化具有魯棒性這正是魯棒控制所需要解決的問題。（1）國外最早在1958年提出預(yù)估控制器[2]，這是一個(gè)時(shí)滯預(yù)估補(bǔ)償算法，其最大優(yōu)點(diǎn)是將時(shí)滯環(huán)節(jié)移到了閉環(huán)之外，提高了系統(tǒng)的控制品質(zhì)，但其過于依賴精確的數(shù)學(xué)模型，實(shí)際應(yīng)用比較困難。 gain adaptive control。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。當(dāng)與T之比增加時(shí)，過程中的相位滯后增加而使超調(diào)增大甚至?xí)驗(yàn)閲?yán)重超調(diào)而出現(xiàn)聚爆、結(jié)焦等事故。在時(shí)滯系統(tǒng)中的應(yīng)用，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要用于辨識(shí)和控制。對(duì)于時(shí)滯系統(tǒng)的控制不是單一的方法就可以完全解決的，開發(fā)與設(shè)計(jì)出各種智能控制方法或以不同的形式結(jié)合在一起，將是解決時(shí)滯過程的有效途徑。加熱爐的平穩(wěn)操作可以延長爐管使用壽命，因此加熱爐出口溫度必須嚴(yán)格控制。 加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖串級(jí)控制系統(tǒng)的基本概念串級(jí)控制系統(tǒng)的采用了兩個(gè)控制器，運(yùn)用副回路的快速作用，以加熱爐溫度為主變量，選擇滯后較小的流量為副變量，構(gòu)成爐溫度與流量的串級(jí)控制系統(tǒng)有效地提高控制質(zhì)量，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求[2]。主控制器的作用方向只與工藝條件有關(guān)。靜態(tài)前饋是前饋控制中的一種特殊形式。由于PID控制器有較好的魯棒性能，對(duì)過程模型要求不高，故對(duì)一些不太復(fù)雜的過程而言，他們是最常用的控制系統(tǒng)。增量式算法只需保持現(xiàn)時(shí)以前三個(gè)時(shí)刻的偏差值?？刂贫榷x為：數(shù)字控制系統(tǒng)與對(duì)應(yīng)的模擬控制系統(tǒng)誤差平方的積分之比，即 控制度 (35)控制度表示數(shù)字控制相對(duì)模擬控制效果，數(shù)字控制與模擬控制效果相同；當(dāng)控制度為2時(shí)，數(shù)字控制比模擬控制的質(zhì)量差一倍。由以上分析可知，對(duì)于定值控制，閉環(huán)傳遞函數(shù)由兩項(xiàng)組成：第一項(xiàng)為擾動(dòng)對(duì)被控制量的影響；第二項(xiàng)為用來補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控制量的影響的控制作用。在用模糊控制方法解決控制問題時(shí)，只需對(duì)控制中所可能出現(xiàn)的各種情形加以分析，依據(jù)控制者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，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(xiàn)，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(xì)。 加入干擾的Smith預(yù)估控制仿真框圖 預(yù)估控制仿真曲線， 的隨機(jī)干擾信號(hào)。正所謂學(xué)無止境，對(duì)即將步入社會(huì)的我們來說，同樣要不斷的學(xué)習(xí)、提高。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,因此模型失配時(shí),Smith預(yù)估算法就難以取得良好的控制效果。 PID控制系統(tǒng)仿真研究針對(duì)大慣性純滯后對(duì)象式51,設(shè)計(jì)PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 。 改進(jìn)型Smith控制理論 增益自適應(yīng)補(bǔ)償方案Smith預(yù)估補(bǔ)償控制實(shí)質(zhì)上是PID調(diào)節(jié)器連續(xù)的向補(bǔ)償器傳遞，作為輸入而產(chǎn)生補(bǔ)償器輸出。改變其值，觀察控制效果，直到滿意為止。 PID的參數(shù)整定數(shù)字PID控制器參數(shù)整定的任務(wù)是確定 、 、 和采樣周期[7]。它具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)整定方便、結(jié)構(gòu)改變靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在連續(xù)系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。顯然這種控制規(guī)律是由對(duì)象的兩個(gè)通道特性決定的，由于工業(yè)對(duì)象的特性千差萬別，如果按對(duì)象特性來設(shè)計(jì)前饋控制器的話，將會(huì)種類繁多，一般都比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。在需要保持比例關(guān)系的兩種物料中，往往其中一種物料處于主導(dǎo)地位，稱為主物料或主動(dòng)量F1，而另一種物料隨主物料的變化呈比例的變化，稱為從物料或從動(dòng)量F2。2） 選擇副參數(shù)，進(jìn)行副回路的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)適當(dāng)匹配。本文針對(duì)的是河北唐山某軋鋼廠加熱爐溫度控制系統(tǒng), 其被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為:(22) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)（單回路控制系統(tǒng)）是指由一個(gè)受控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（控制閥）所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。使閉環(huán)系統(tǒng)的指標(biāo)達(dá)到最佳。2)模糊預(yù)估控制方法，它是在模糊控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行并聯(lián)模糊補(bǔ)償。無模型方法有模糊smith控制、模糊自適應(yīng)控制、模糊PD控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等。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，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的參數(shù)自整定，而且還通過仿真對(duì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)的結(jié)果進(jìn)行了分析。本文研究的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)適用于燃燒控制過程的控制規(guī)律和控制算法?；谀Ｐ偷姆椒ㄓ衧mith預(yù)估補(bǔ)償控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)報(bào)控制、預(yù)測(cè)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制等。模糊算法在時(shí)滯系統(tǒng)中的應(yīng)用大致有以下幾個(gè)方面[4]:l)模糊Smith控制控制器，它一般是由Smith預(yù)估器解決對(duì)象的時(shí)滯問題，模糊控制器控制對(duì)象的大慣性環(huán)節(jié)。為了改善純滯后對(duì)系統(tǒng)帶來的不良影響,將預(yù)估法用于此類系統(tǒng)中, Smith預(yù)估法也叫純滯后補(bǔ)償法,設(shè)計(jì)的目標(biāo)是引入一個(gè)純滯后環(huán)節(jié) ,即Smith預(yù)估器,與被控對(duì)象相并聯(lián),使補(bǔ)償后的被控對(duì)象的等效傳遞函數(shù)不包括純滯后項(xiàng) ，基于Smith預(yù)估器的溫控系統(tǒng)能有效克服大純滯后對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,可靠性好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并作了一些簡(jiǎn)化，可以用一階環(huán)節(jié)加時(shí)滯來近似，即 (21)其時(shí)間常數(shù)和時(shí)滯時(shí)間與爐膛容量大小及工藝介質(zhì)停留時(shí)間有關(guān)[5]。 加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1） 改善了對(duì)象特征，起了超前控制的作用2） 改善了對(duì)象動(dòng)態(tài)特性，提高了工作頻率3） 提高了控制器總放大倍數(shù)，增強(qiáng)了抗干擾能力4） 具有一定的自適應(yīng)能力，適應(yīng)負(fù)荷和操作條件的變化 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則：1） 在選擇副參數(shù)時(shí)，必須把主要干擾包含在副回路中，并力求把更多的干擾包含在副回路中。在生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要兩種或兩種以上的物料以一定的比例進(jìn)行混合或參加化學(xué)反應(yīng)。要求前饋控制器的校正作用使被控變量的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)誤差都接近或等于零。第三章 數(shù)字PID控制理論 PID控制算法PID是按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的一種控制規(guī)律[6]。3）增量型算法算式中不出現(xiàn)u0項(xiàng)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的切換。式中 為純比例作用下的臨界振蕩周期，則 (37)這樣，整個(gè)問題都簡(jiǎn)化為只要整定一個(gè)參數(shù) 。針對(duì)這種情況，因此采用了改進(jìn)的Smith 預(yù)估補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。首先對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行了常規(guī)PID控制；其次設(shè)計(jì)了Smith控制方案并建立了控制方案圖，然后建立了Smith控制系統(tǒng)仿真框圖并進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)系統(tǒng)添加擾動(dòng)以驗(yàn)證Smith控制的穩(wěn)定性；最后在Smith控制系統(tǒng)中添加增益自適應(yīng)控制并進(jìn)行了仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究?？?結(jié)加熱爐溫度控制的方法有很多種，從以上分析中可以看到,對(duì)于具有大時(shí)間滯后系統(tǒng)的控制,PID控制算法僅僅在模型匹配時(shí)能夠進(jìn)行穩(wěn)定的控制,PID算法就無能為力了。非常榮幸在內(nèi)工大完成了本科學(xué)業(yè)，我將牢記老師們的教誨，做好今后的工作。