【正文】 ............. 11 PID 的參數(shù)整定 ................................................ 12 第四章 改進型 Smith 預估器控制理論 ..................................... 14 Smith 預估器控制理論 ........................................... 14 改進型 Smith 控制理論 ........................................... 16 增益自適應補償方案 ....................................... 16 Fuzzy— Smith 預估補償控制方案 ............................. 17 第五章 加熱爐溫度控制系統(tǒng)仿真研究 ..................................... 19 PID 控制系統(tǒng)仿真研究 ........................................... 19 Smith 控制系統(tǒng)仿真研究 ......................................... 20 控制方案和仿真框圖的建立 ................................. 20 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 仿真分析 ................................................. 20 Smith 控制穩(wěn)定性分析 ...................................... 21 增益自適應 Smith 控制系統(tǒng)仿真研究 ............................... 22 總 結 ................................................................. 24 參考文獻 .............................................................. 25 謝 辭 ................................................................. 27 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 1 第一章 緒論 研究的背景及意義 加熱爐溫度控制系統(tǒng)為一個大滯后的系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)的控制方式，采用溫度、流量串級控制，并把煤氣熱值和煙氣殘氧檢測量引入控制系統(tǒng)，對煤氣和空氣的配比值進行優(yōu)化、調節(jié)，實現(xiàn)了加熱爐高效燃燒控制、溫度迅速反應控制。 關鍵詞 :加熱爐 ； 增益 自適應 ； 史密斯預估器 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 Abstract Large delay 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。 若保持控制器和 模型的參數(shù)不變，改變對象參數(shù)，使估計模型與之失配，此時史密斯預估算法出現(xiàn) 振蕩，系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞。具體討論了純滯后系統(tǒng)的 Smith預估器及工程 實現(xiàn)方法，著重對這種控制算法進行了較深入的討論，并提出了一種 改進型 Smith預估 控制器 ，該控制器把自適應控制 與史密斯預估器有機地結合起來，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的參數(shù)自整定，而且還通過仿真對設計和改進的結果進行了分析。而 Smith 預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 ,當模型失配時 ,Smith 預估算法就難以取得良好的控制效果 ,因此提出了改進型 Smith控制系統(tǒng)。 對于無滯后或滯后比較小的系統(tǒng)，通常采用 PID控制。 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控制，但由于燃料油流量存在波動，使得溫度控制效果較差。 （ 二 〇 一 一 年 六 月 本科畢業(yè)設計說明書 題 目： 基于改進型 Smith 控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設計 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 摘 要 大遲延對象的控制一直是控制領域研究的焦點問題。加熱爐溫度控制便屬于這類復雜的控制對象。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。對于大滯后系統(tǒng)， PID控制效果并不好，需要另加補償，因此提出了 Smith預估補償控制系統(tǒng)。 本文研究的重點是 設計與實現(xiàn) 適用于燃燒控制過程的控制規(guī)律和控制算法 。仿真實驗中，若采用 PID控制算法，系統(tǒng)會出現(xiàn)較大的超調量，采用史密斯預估補償控制沒有超調量。 改進型 Smith算法不僅能夠保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且振蕩次數(shù)少，收斂速度快。 gain adaptive control。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。一般認為純滯后 ? 與過程的時間常數(shù) T之比大于 ，則稱過程是大滯后過程。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注。因此近年來，對時滯系統(tǒng)的控制方法研 究方興未艾 [1]?；谀Ｐ偷姆椒ㄓ?smith 預估補償控制、最優(yōu)控制、自適應控制、動態(tài)矩陣預報控制、預測控制、滑模變結構控制、魯棒控制等。其控制方法也己經(jīng)由傳統(tǒng)控制轉向智能控制，或者是二者的結合。在工業(yè)過程控制中大多采用 PID 控制，其優(yōu)點是原理簡單、通用性強、魯棒性好間。 （ 1） 國外最早在 1958 年提出預估控制器 [2]，這是一個時滯預估補償算法，其最大優(yōu)點是將時滯環(huán)節(jié)移到了閉環(huán)之外，提高了系統(tǒng)的控制品質，但其過于依賴精確的數(shù)學模型，實際應用比較困難。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計， 或者對其中的控制參數(shù)進行魯棒調整，還有的方法是對 Smith 預估系統(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。它不需要復雜的控制結構，也不需要精確的數(shù)學模型，其簡單有效的特點適合工業(yè)應用。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控制和預測控制。 （ 3） 模糊控制是一種基于專家規(guī)則的智能控制方法 [3]，它無需知道系統(tǒng)精確的數(shù)學模型，只需要現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗和操作數(shù)據(jù)。模糊算法在時滯系統(tǒng)中的應用大致有以下幾個方面 [4]:l)模糊 Smith 控制控制器，它一般是由 Smith 預估器解決對象的時滯問題，模糊控制器控制對象的大慣性環(huán)節(jié) 。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(jīng)過補償器的作用 產(chǎn)生一個補償校正。其中較為有名的是提出的改進 Smith 預估模型，對主反饋通道傳遞函數(shù)中的濾波時間常數(shù)進行