【正文】 b39。u_5=u_4。dsys1=c2d(sys1,T,39。 e2_1=?？傊?，無(wú)論是在教學(xué)研究還是工程設(shè)計(jì)中，都體現(xiàn)出了 MATLAB 軟件的強(qiáng)大功能。本文中使用的采樣周期 。(2)在閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后，加入階躍擾動(dòng)并觀察被控過程，記錄曲線的衰減比，然后從大到小改變比例度，直至出現(xiàn) 4:1( ）或 l0:1( )衰減比為止，????如圖 53 所示。T???spheGs????sGp純滯后補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制器由兩部分組成：一部分是數(shù)字 PI 控制器(由 離散化得??sD到)；另一部分是施密斯預(yù)估器。因此開環(huán)傳遞函數(shù)存在純滯后，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)量增大，并引起系統(tǒng)不穩(wěn)定 [18]。由于純滯后的存在，使被控量不能及時(shí)反映系統(tǒng)所承受的擾動(dòng)，只有在延遲純滯后以后才能反映到被調(diào)量，控制器產(chǎn)生的控制作用也不能立即對(duì)干擾產(chǎn)生抑制作用，必然會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間。閉環(huán)系統(tǒng)采用單片機(jī)來(lái)控制時(shí)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)被控對(duì)象傳遞函數(shù)的精度要求不是很高，所以本文中采用的是一階慣性純滯后系統(tǒng)傳遞函數(shù)： ??seTKsG????1式中 —退火爐控制系統(tǒng)的放大系數(shù)；K —退火爐的時(shí)間常數(shù)；1T —退火爐的純滯后時(shí)間。測(cè)定退火爐燃燒系統(tǒng)響應(yīng)曲線時(shí)，最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)是階躍信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的隨時(shí)間變化的輸出信號(hào)曲線稱為階躍響應(yīng)曲線(或飛升曲線)，它能比較直觀地反映被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，特性參數(shù)可以直接從曲線中提取，無(wú)須進(jìn)行轉(zhuǎn)換，試驗(yàn)方法也較為簡(jiǎn)單。這個(gè)階段溫控系統(tǒng)不起作用，閥門全部關(guān)閉，系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)。升溫段是在一段時(shí)間內(nèi)按一定的工藝曲線要求升高溫度，保溫段則要求溫度在該時(shí)間段內(nèi)保持恒溫，降溫段為自由降溫。在工業(yè)鍋爐溫度控制中設(shè)計(jì)了神經(jīng)模糊溫度控制器。在以前的燃燒控制系統(tǒng)中，通常采用配比調(diào)節(jié)處理煤氣與空氣的關(guān)系，由于燃料與空內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4氣調(diào)節(jié)回路的響應(yīng)速度不一致，這種配比關(guān)系難以保證。 國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)際上 20 世紀(jì) 70 年代就開始了退火爐計(jì)算機(jī)控制的研究 [3]，近幾十年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展，退火爐計(jì)算機(jī)控制的應(yīng)用日趨廣泛，控制水平明顯提高，取得了很多實(shí)際的應(yīng)用成果 [4][5]，其中具有代表性的研究成果如表 11所示： 廠家名稱 所用機(jī)型 應(yīng)用現(xiàn)狀日本 KASHIMA 鋼廠 PLC 控制器實(shí)現(xiàn)鋼坯目標(biāo)出爐溫度計(jì)算，溫度預(yù)報(bào)，空燃比控制，爐溫最優(yōu)控制瑞典 DOMNARVE 公司 PLC 控制器 確定最佳加熱曲線和爐溫控制美國(guó) DOFASCO 公司 I 級(jí)：PLC 控制器 HONEYWELLTDC3000 II 級(jí)：DEC VAX8350空燃比控制，爐溫控制，溫度預(yù)報(bào)，爐溫設(shè)定值調(diào)節(jié)設(shè)備診斷，系統(tǒng)報(bào)警、記錄、報(bào)告等美國(guó)CONSHOHOCHEN 公司DEV MICRO VAXIII 空燃比控制，爐內(nèi)壓力控制，設(shè)定值選擇，生產(chǎn)調(diào)度模型等內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3表 11 退火爐計(jì)算機(jī)控制在國(guó)外的一些應(yīng)用現(xiàn)狀隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)向高速、大容量、小型方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的 PID 控制已經(jīng)漸漸的在一些特定對(duì)象的控制領(lǐng)域顯得力不從心，傳統(tǒng)的 PID 控制不斷發(fā)展改進(jìn)的同時(shí)，現(xiàn)代控制理論也在不斷發(fā)展。在生產(chǎn)中對(duì)退火爐的基本要求就是根據(jù)退火處理工藝曲線，提供準(zhǔn)確的升溫，保溫及降溫操作，同時(shí)保證爐內(nèi)各處的溫度均勻。退火爐是一個(gè)比較復(fù)雜的被控對(duì)象，它具有時(shí)變、非線性、不確定等特性。退火是金屬熱處理中的重要工序，是將偏離平衡狀態(tài)的金屬加熱到臨界溫度上，保持一定時(shí)間后緩慢冷卻，以得到接近于平衡狀態(tài)組織的過程 [1]。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2。其優(yōu)勢(shì)在于提高了生產(chǎn)效率，并且很大程度上提高了產(chǎn)品成材率和鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。加熱部件是退火爐的主要部件，實(shí)現(xiàn)比較均衡穩(wěn)定的溫度控制是研究退火爐的主要目的。燃燒是在內(nèi)罩與外罩之間進(jìn)行的。 T1～T2:升溫段。建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的首要工作。為了很好地區(qū)分實(shí)驗(yàn)輸入信號(hào)與干擾信號(hào)，應(yīng)保證輸入信號(hào)的幅值足夠大，但是也要考慮輸入信號(hào)幅值過大可能引起輸出信號(hào)超過允許的變化范圍這一問題。滯后是控制系統(tǒng)中一種典型環(huán)節(jié)，具有較大滯后的被控對(duì)象其被控過程往往會(huì)產(chǎn)生明顯的超調(diào)而使得調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)純滯后時(shí)間與過程時(shí)間常數(shù)的比值增加，就會(huì)導(dǎo)致過程中的相位滯后增加，使大純滯后現(xiàn)象更為突出，有時(shí)會(huì)因?yàn)槌{(diào)嚴(yán)重而導(dǎo)致聚爆、結(jié)焦等停產(chǎn)事故。為了改善控制系統(tǒng)的性能，引入了一個(gè)與 并聯(lián)的補(bǔ)償環(huán)??sD節(jié)，用來(lái)補(bǔ)償被控對(duì)象中的純滯后部分。iiT含有零階保持器的被控對(duì)象的 變換為Z???????????????? sTssp eKeeG?? 1?? 1141 11????? ????????????????????????? azbezTsZzKNTTT?有 ??1???azbzUYN??Ua1??內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書19取 反變換得 Z???????TNkbuTkay1???則輸出 的差分方程為 ??ky1 施密斯預(yù)估器的缺點(diǎn)施密斯預(yù)估器的缺點(diǎn)有： [22]。?Kp76iT圖 55 整定 PI 調(diào)節(jié)器參數(shù)的仿真圖TransportDelay01Transfer F1 +1Transfer FyoutTo WorkspaceStep ScopeGain0 500 1000 1500 2022 25000Time(s)Y內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書23圖 56 根據(jù)調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)確定的 Simulink 結(jié)構(gòu)圖圖 57 PI 調(diào)節(jié)器最佳參數(shù)時(shí)的仿真圖圖 58 控制效果整定 PI 調(diào)節(jié)器參數(shù)的 Simulink 方框圖圖 59 控制效果仿真框圖TransportDelay1135sTransfer F1+1Transfer FyoutTo WorkspaceStep ScopeGain0 500 1000 1500 2022 250001Time(s)YTransportDelay130sTransfer F1+1Transfer FStep ScopeGainyout 0 50 100 150 200 25001Time(s)Y內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書24(2)根據(jù)施密斯預(yù)估控制效果整定 PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù)。退火爐的溫度控制具有升溫速度快，慣性大，時(shí)變等特點(diǎn)。ki=。)。ym(k)=den1(2)*ym_1+num1(2)*u_5。)。最后，感謝評(píng)審組的各位老師，感謝您們?cè)诎倜χ谐槌鰧氋F的時(shí)間來(lái)評(píng)審我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 stairs(time,rink,39。rink(k)=1。dsys=c2d(sys,T,39。delay=120。其響應(yīng)結(jié)果如圖 516 所示。當(dāng) 時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)如圖 55 所示的 10:1 衰減比的震蕩過程，此時(shí) ?Kp S?為 ， 的值為 ,根據(jù)表 51 的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出整定參數(shù)為:rt 即 ；.?S??Kp。??mky??1圖 45 施密斯預(yù)估器框圖 純滯后補(bǔ)償控制的算法設(shè)被控對(duì)象為一階慣性純滯后環(huán)節(jié)，即 ??seTKsG????1考慮到零階保持器 ??seTh??則有 KsGTp1???施密斯預(yù)估器的 變換為Z ??????????????????sTssp eZesD??111 ???????????sTssKZ?1 ?????????? ?sTssTs ee??111??sGp se???ku??km ??ky1??Nkm+內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書18 ???????? ???????????????TTTzezK?? 111 ??1???azbN即 （4?11??azbDN6）式(46)中 。 施密斯預(yù)估控制原理設(shè)具有時(shí)間滯后特征的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 41 所示，圖中 表示調(diào)節(jié)器的傳??sD內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書15遞函數(shù)，用于校正 部分， 表示被控對(duì)象的傳遞函數(shù)， 為被控對(duì)??sGp??spe?? ??sGp象圖 41 帶純滯后環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)中不包含純滯后部分的傳遞函數(shù)， 為被控對(duì)象純滯后部分的傳遞函數(shù)。如果純滯后時(shí)間與慣性時(shí)間常數(shù)相比很大時(shí)，我們可近似忽略慣性時(shí)間常數(shù)而將其看成單純的純tt00輸入 x輸出 yτtt00輸入x輸出yτ內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書13(a) 階躍輸入響應(yīng) (b) 任意輸入響應(yīng)圖 31 純滯后環(huán)節(jié)的輸入輸出特性滯后過程。sec20,???得到此退火爐的傳遞函數(shù)為: ????YTA0PB內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書11圖 23 階躍響應(yīng)曲線第三章 被控對(duì)象分析退火爐燃燒系統(tǒng)是一個(gè)有自平衡能力的對(duì)象，它具有非線性、時(shí)變和分布參數(shù)等特征，本文中簡(jiǎn)單地用一個(gè)純滯后一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)描述。此時(shí)可以用 Excel 直接轉(zhuǎn)化為橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為溫度的曲線，此時(shí)完成飛升曲線記錄?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)內(nèi)部物理量(或變量)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。對(duì)冷軋鋼板的熱處理需要遵循一個(gè)如圖 22 所示的溫度變化曲線，圖中將溫度變化過程分為了四個(gè)階段: 0～T1:快速升溫段。 煤氣罩式退火爐系統(tǒng)介紹煤氣罩式退火爐采用高爐煤氣作為燃料，其作用是用于對(duì)冷軋鋼板進(jìn)行熱處理。 退火爐控制系統(tǒng)的新進(jìn)展隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法和人工免疫等越來(lái)越多的控制算法融入到了控制理論中。4℃范圍內(nèi) [6]。金屬熱處理企業(yè)歷來(lái)是環(huán)境污染大戶，退火爐的燃料如果是在氧氣不足的情況下燃燒，燃料燃燒不充分就會(huì)產(chǎn)生大量的 CO 氣體和黑煙，而過氧燃燒會(huì)產(chǎn)生氮氧化合物等有害氣體。 Smith estimated pensating controller內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目 錄第一章 緒論 .............................................................1 退火爐溫度控制研究的目的及意義 ..................................1 退火爐溫度控制系統(tǒng)的研究狀況 ....................................2 國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 .............................