【正文】 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 anically, 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。而且由于近年來爐膛改 造，爐膛容積增大，使得控制系統(tǒng)主副被控對象均存在較大的時間滯后。此外大滯后會降低整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此大滯后過程控制一直備受關(guān)注。在辨識方面，用于辯識系統(tǒng)的參數(shù)和滯后時間 ,在控制方面，主要有模型參考自適應(yīng)控制和預(yù)測控制。 課題研究的內(nèi)容 在工業(yè)生產(chǎn)中 ,經(jīng)常會遇到具有純滯后特性的被控對象 ,并常將這種被控對象看成是帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)或二階慣性環(huán)節(jié)。 加熱溫度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 圖 所示為某工業(yè)生產(chǎn)中的加熱爐，其任務(wù)是將被加熱物料加熱到一定溫度，然后送到下道工序進行加工。 主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定，然后由副控制器的輸出去操縱控制閥。 （ 3） 串級控制系統(tǒng)控制器參數(shù)整定 1） 在主回路閉合的情況下，主、副控制器都為純比例作用，并將主控制器的比例度置于 100%，用 4： 1 衰減曲線法整定副控制器，求取副回路 4： 1 衰減過程的副控制器比例度 (δ 2p)以及操作周期 (T2P)。 2） 動態(tài)前饋控制系統(tǒng) 靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，在一定程度上可改善過程品質(zhì)，但在擾動作用下控制過程的動態(tài)偏差依然存在。 20 世紀后半葉，以狀態(tài)空間為標志的現(xiàn)代控制理論取得了長足進步，過程工業(yè)也向大型化、集約化方向發(fā)展，對控制系統(tǒng)提出了更高的要求。 兩種標準 PID 控制算法比較 增量型算法較位置型算法，雖然只是在算法上改動了一點，但卻有不少優(yōu)點： 1）增量型算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關(guān)，對控制量的計算影響較小。 4）按擴充臨界比例度法參數(shù)整定計算公式求取采樣周期 T、比例系數(shù) 、 積分時間常數(shù) 和微分時間常數(shù) 。 sWo 是被控對象除 去純遲延環(huán)節(jié) se?? 后的傳遞函數(shù) , )(39。39。39。導(dǎo)前微分環(huán)節(jié) （識別器） 的 ，它使過程與模型輸出之比提前進加法器。 PID 控制系統(tǒng)仿真研究 針對大慣性純滯后對象式 51,設(shè)計 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 。而 Smith 預(yù) 估算法則在模型匹配時具有好的性能指標 ,但是由于這種算法嚴重依賴模型的精確匹配 ,而在實際中這是很難做到的 ,因此模型失配時 ,Smith 預(yù)估算法就難以取得良好的控制效果。履行自己的職責(zé)，實現(xiàn)自己的價值，為祖國建設(shè)貢獻自己的力量。 增益自適應(yīng) Smith 控制系統(tǒng)仿真研究 Smith預(yù)估補償控制存在著要求被控對象模型精確的內(nèi)在要求，當(dāng)被控對象模型參數(shù)不準確或參數(shù)易變時．其控制效果將會變差 。0sWsWsT esWsWsR sY TdsT?????sdme sTsY sD ???? 1)( )(4內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 18 圖 FuzzySmith 控制方案圖 綜合考慮以上所闡述的兩種改進型 Smith預(yù)估補償控制方案，增益自適應(yīng)補償方案較 FuzzySmith預(yù)估補償方案， 更適合該控制系統(tǒng)。補償器與過程特性有關(guān)，而過程的數(shù)學(xué)模型與實際過程之間又有誤差，所以這種控制方法的缺點是模型的誤差會隨時間累積起來，也就是對過程特性變化的靈敏度很高 [11][12]。 sso esWesW ?? ?? ?? （ 47） )(sR )(sY)(sF)(39。 sY 不延遲 ? ，且等于 )(39。 Smith 預(yù)估補償方案主體思想就是消去特征方程中的 se?? 項。 PID 參數(shù)的工程整定法 （ 1）擴充臨界比例度法 1）選擇合適的采樣周期。 數(shù)字 PID 位置型控制算法 數(shù)字 PID 位置型控制算法 為 (32) + + rink + 比例 積分 微分 控制對象 uT kekeT dkj jeT iTkeKku 0])1()(0 )()([p)( ????????)()()( tytrte ??內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 )]2()1()([)()]1()([ ????????? kekekekkekkekek dip式（ 412）表示的控制算法提供了執(zhí)行機構(gòu)的位置 u(k),所以被稱為數(shù)字 PID置型控制算法。于是產(chǎn)生了前后設(shè)備之間的供求矛盾和協(xié)調(diào)問題。F1C F2C F1 F2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 當(dāng)干擾出現(xiàn)以后，被控 變量還未變化時，前饋控制器（也稱前饋補償裝置）就根據(jù)干擾的幅值和變化趨勢對操縱變量進行控制，來補償干擾對被控變量的影響，所以相對于反饋控制，前饋控制是比較及時的。主控制器一般選用 PID 控制規(guī)律，副控制器一般可選 P 控制規(guī)律。 e sssG 10110 1)( ???內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 常用復(fù)雜控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng) 但是，由于加熱爐時間常數(shù)大，而且擾動的因素多，單回路反饋控制系統(tǒng)不能滿足工藝對加熱爐溫度的要求。 加熱爐工藝過程為：被加熱物料流過排 列爐膛四周的管道后，加熱到爐工藝所要求的溫度。非時滯變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的研究己形成較完整的理論體系，而時滯變結(jié)構(gòu)控制理論是一個具有潛力的研究方向。另一種是在參數(shù)整定上的改進，這種方法將 項通過泰勒多項式展開用魯棒性能指標及其他的指標函數(shù)對控制器進行解析設(shè)計， 或者對其中的控制參數(shù)進行魯棒調(diào)整，還有的方法是對 Smith 預(yù)估系統(tǒng)的反饋傳遞函數(shù)進行改進 ,以增強它的魯棒性和穩(wěn)定性。在純滯后過程中，由于過程控制通道中存在的純滯后，使得被控量不能及時反映所承受的擾動。 （ 二 〇 一 一 年 六 月 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 基于改進型 Smith 控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 摘 要 大遲延對象的控制一直是控制領(lǐng)域研究的焦點問題。因此這樣的過程必然會產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和需要較長的調(diào)節(jié)時間，被認為是較難控制的過程，其控制難度將隨著純滯后 ? 占整個過程動態(tài)時間參數(shù)的比例增加而增加。 τse?內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 （ 2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自組織和自學(xué)習(xí)的特點，它可以任意精度逼近非線性函數(shù)，可進行在線和離線學(xué)習(xí)，容錯性比較強 。迄今為止，時滯系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控 制理論的研究仍處于萌芽和興起階段，成果較少，有待于進一步完善。在加熱用的燃料油管道上裝有一個調(diào)節(jié)閥，用以控制燃料油流量，以達到控制溫度的目的。為了提高控制質(zhì)量，采用串級控制系統(tǒng)，運用副回路的