基于模糊控制的锅炉温度史密斯预估器的改进(2)
3.3模糊控制的基本理论 8
3.4模糊控制理论主要研究内容 9
3.5模糊控制的特点 10
3.6模糊控制的缺点 10
3.7模糊控制系统 10
3.8模糊控制理论研究的现状 11
4.Smith预估器控制理论 13
Smith预估器控制理论 13
5.Matlab软件介绍 16
5.1 MATLAB软件概况 16
5.2 MATLAB系统概况 16
5.3 Simulink重要功能 17
6.锅炉温度控制系统仿真研究 20
6.1Smith控制系统仿真研究 20
6.1.1控制方案和仿真框图的建立 20
6.1.2 Smith控制稳定性分析 21
6.2 Fuzzy-Smith控制系统仿真研究 23
6.2.1基于锅炉控制的模糊控制器的设计 23
6.2.2 Fuzzy-Smith控制系统仿真研究 26
7.总结 29
致 谢 30
参考文献 31
1. 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.3 课题研究的内容
在工业生产中,经常会遇到具有纯滞后特性的被控对象,并常将这种被控对象看成是带有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节。这类系统,一般要求具有较好的动态特性和稳定性. 例如炉温控制系统。在温度控制技术领域中,普遍采用PID控制算法。但是在一些具有纯滞后环节的系统中,PID控制很难兼顾动、静两方面的性能,而且多参数整定也很难实现最佳控制。
为了改善纯滞后对系统带来的不良影响,将预估法用于此类系统中, Smith预估法也叫纯滞后补偿法,设计的目标是引入一个纯滞后环节 ,即Smith预估器,与被控对象相并联,使补偿后的被控对象的等效传递函数不包括纯滞后项 ，基于Smith预估器的温控系统能有效克服大纯滞后对控制系统稳定性的影响,且实现简单,可靠性好。使闭环系统的指标达到最佳。
从以上分析中可以看到,对于具有大时间滞后系统的控制,PID控制算法仅仅在模型匹配时能够进行稳定的控制 ,但动态性能不理想.当模型失配时 ,PID 算法就无能为力了。而 Smith 预估算法则在模型匹配时具有好的性能指标 ,但是由于这种算法严重依赖模型的精确匹配 ,而在实际中这是很难做到的 ,因此模型失配时,Smith 预估算法就难以取得良好的控制效果，Fuzzy-Smith预估器是克服纯滞后影响的有效方法之一。该方法不要求建立准确的对象数学模型，且能通过控制对象和模型输出信号比较来对模型增益作出适应性修正。相对而言, Fuzzy-Smith算法的稳定性和鲁棒性比较好 ,在模型失配时也能够进行有效地控制 ，能够保持一定的动态性能，快速地使系统收敛。
仿真结果表明, Fuzzy-Smith算法在模型失配时 ,具有良好的稳定和鲁棒性 ,对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法。
2. 锅炉温度系统概况
2.1锅炉性能的主要指标
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。
熟悉锅炉性能的主要参数，了解如何控制锅炉温度。
(1) 锅炉容量
锅炉容量就是锅炉的蒸发量，也就是锅炉每小时所产生的蒸发量。单位有t/h和kg/s。锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。
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