列管式換熱器出口溫度控制系統(tǒng)的設計說明(編輯修改稿)
2025-05-05 13:37 本頁面
【文章內容簡介】 制系統(tǒng)流程圖 實測值的模糊化：模糊控制器的輸入變量為溫度偏差E及偏差的變化率EC,輸出變量為控制器輸出的電壓信號U,三者的基本論域分別為[1,1],[02,02]及[0,5]。可令 E、EC及U的模糊集合論域均取{3,2, 1,0,1,2,3}的離散區(qū)間。則其量化因子分別為 KE=3/1=3,KEC=3/02=15,KU=5/6。在模糊控制區(qū),輸入輸出變量語言可以表達為:負大 (NB),負小(NS),0(Z),正小(PS),正大 (PB)。 圖6模糊子集的隸屬函數(shù) 模糊推理：對于雙輸入單輸出模糊控制器,其控制規(guī)則為“ifEisAandECisBthenUis C”來描述,根據(jù)過程控制的實際經(jīng)驗得到49條規(guī)則，根據(jù)這些規(guī)則,可求得模糊關系R。表中每一 條推理語言均可得到相應的模糊關系R1,R2,R3,…,R49。模糊關系R的求法如下:R=(EEC) U。而描述整個系統(tǒng)控制規(guī)則的總模糊關系R 為:R1∪R2∪…∪Rn。由E、EC及上式推理合成 規(guī)則,得到輸出模糊集U=(EEC)R。 表1 模糊控制規(guī)則表 去模糊化：采用最大隸屬度法,分別對 輸出模糊集合UU…、U49進行去模糊化,將模糊控制器輸入量化等級與其輸出精確值相對應, 得到模糊控制查詢表,如表所示。實時控制時, 根據(jù)輸入偏差與輸入偏差變化率的模糊值直接查找控制表,獲得控制量。4 方案比較 換熱器一般溫控系統(tǒng)根據(jù)換熱器的結構及一般熱力學原理，可得被控對象傳遞函數(shù)的近似表達式： 式中 GP( s) ———對象的傳遞函數(shù)； K———對象的放大系數(shù)； TS———對象的時間常數(shù)； τ———對象的純時間滯后； Go(s)———對象傳遞函數(shù)中不含純滯后的部分?？梢钥闯?，它是一個帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)。一般的溫控系統(tǒng)如圖7所示。圖7 一般溫控系統(tǒng)方框圖 圖中R(s)為參擾。從圖7可以得出換熱器一般溫控系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 由于特征方程里含有eτ s項，這對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性極其不利，若τ足夠大，系統(tǒng)就很難穩(wěn)定；而且由于系統(tǒng)中含有純滯后環(huán)節(jié)，使控制器的設計變得復雜。 Smith預估器的控制機理Smith預估器控制的基本思路是：預先估計過程在基本擾動下的動態(tài)特性，然后由預估器進行補償控制，力圖使被延遲了τ的被調量提前反映到調節(jié)器，并使之動作，以此來減小超調量并加速調節(jié)過程。對于帶長時滯過程而言，Smith預估器是一種非常有效的通用的補償器，其主要優(yōu)點在于滯后時間能從閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程中消除。然而，預估器要求被控對象的數(shù)學模型非常準確，這在實際工程中很難辦到，特別是對積分和非穩(wěn)定系統(tǒng)，其控制更為困難。Smith預估器控制原理圖如圖8所示。圖8 Smith預估控制器原理圖 圖中U(s)為控制器的輸出，L(s)為系統(tǒng)外擾(也稱負荷擾動)，GL(s)是C(s)對L(s)的傳遞函數(shù)，GS(s)為Smith預估補償器的傳遞函數(shù)。若Smith預估補償器的傳遞函數(shù)為 GS(s) = Go(s) (1eτs) 由圖8可得Smith預估控制器的傳遞函數(shù)Φ(s)為 另有
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