基于模糊自适应PID的炉温控制系统设计.ppt
《基于模糊自适应PID的炉温控制系统设计.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于模糊自适应PID的炉温控制系统设计.ppt(24页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、基于模糊自适应PID的炉温控制系统设计,指导老师:陈兆娜,设计学生:蒋德肖,目录,1,2,3,4,模糊控制,PID控制,模糊PID控制,背景.目的.意义,近年来,我国工业发展迅速,制造行业的进步更是一日千里,在这样的大环境下,各行各业,如汽车、轮船、铁路、建筑、机械设备制造等对钢材的需求不断增大,为了满足这巨大的市场需求,不断有新的钢铁生产线被建设出来,而在整个钢材的生产加工的过程中,加热炉扮演着一个重要且不可缺少的角色,它的作用是对冷热钢坯进行加热,以便后面的轧钢得以顺利的进行,而待轧钢坯的温度和温度的均匀与否对轧钢的质量有着重要的影响。 加热炉是整个钢材的生产加工中的重要一环,同时,也是能
2、耗比较多的一环,一个性能优良的加热炉控制系统不仅对钢材的质量有着重要的影响,同时也能节约大量能源,提高能源的利用率,减少环境的污染,为社会和谐发展作出贡献。加热炉从诞生的那天起自身也在不断的发展着,从起初的“直燃式”到今天的“蓄热式”,从原来的“推钢式”到后来的“步进式”。,背景,在炉温控制过程中,许多被控对象受负荷变化或干扰因素影响,其对象特性参数或结构易发生改变。自适应控制运用现代控制理论在线辨识对象特征参数,实时改变其控制策略,使控制系统品质指标保持在最佳范围内,但其控制效果的好坏取决于辨识的模型的精确度,这对于复杂系统是非常困难的。因此,在炉温控制过程中,大量采用的仍然是PID算法。P
3、ID参数的整定方法很多,但大多数都以对象特性为基础。 在炉温控制中,PID控制是历史最悠久的,生命力最强的一种控制方式。它是迄今为止最通用的控制方法。常规PID控制器结构简单,参数意义清晰明确,可靠性高,容易实现,稳态无静差,控制精度高,能满足大工业过程的要求。然而在生产现场中, 大多数工业过程不同程度的存在非线性、大滞后、参数时变性和模型不确定性,因此常规PID参数整定方法繁杂,其参数往往整定不良、性能欠佳,对运行工况的整定性差。而模糊控制不要求被控对象的精确模型且适应性强,为了克服传统PID控制器的缺点,人们将模糊控制与PID控制器结合起来,扬长避短,研究出了多种模糊PID控制器。,目的,
4、(1)提高生产率,增加效益 加热炉复杂的动态特性以及繁琐的工艺流程使得人为的操作会给产品的质量带来很大的影响,而在自动化程度较高的控制系统下,人为失误对产品质量造成的影响就比较低,这样产品总体的良率就会达到比较高的水平,加热炉中生产过程的优化控制和自动工艺管理控制可以缩短生产周期,并提高产量和质量,使得生产率提高,增加企业效益。 (2)安全生产得以实现 在加热炉这个特殊的工艺中,因为高炉和转炉煤气的大量使用,使得整个生产环境的安全变得尤为重要,不仅要保证各种设备的安全运行,还要防止人员中毒事件的发生,而一套先进的控制系统也应该能提供一个安全的生产环境,要对系统的重要环节进行实时监控,如炉膛的压
5、力,工作现场煤气的浓度等。只有在安全的环境下,生产才能顺利进行。,意义,(3)节能减排,保护环境 通过优化提高加热炉控制性能的方法,可以使燃料的热量得到充分的利用,以达到节约燃料的目的。此外,通过对燃烧过程进行有效控制,使燃烧在合理的空燃比条件下运行,会大大减少加热炉过氧燃烧产生的氮氧化合物等有害气体和欠氧燃烧时产生的大量黑烟,减少对周边环境的污染和对生态环境的破坏力度。具有关研究表明,与人工操作相比,合理的燃烧控制能使化学不完全燃烧热损失由原来的,5%一15%降到1%以下,一空气过剩系数由原来的1.3一1.6准确的控制在1.1一1.3之间,而使排烟热损失降低12%一18%,燃耗降低4.8%一
6、 11.2%。,模糊系统是一种基于知识或基于规则的系统。它的核心就是由所谓的IF-THEN规则所组成的知识库。一个模糊的IF-THEN规则就是一个用连续隶属度函数对所描述的某些句子所做的IF-THEN形式的陈述。构造一个模糊系统的出发点就是要得到一组来自于专家或基于该领域知识的模糊IF-THEN规则,然后将这些规则组合到单一系统中。不同的模糊系统可采用不用的组合原则。 模糊控制系统设计的关键在于模糊控制器的设计。模糊控制器的设计主要有三个部分: (1) 输入量的模糊化 (2) 模糊逻辑推理 (3) 反模糊化过程,模糊控制,1.1输入量的模糊化 所谓模糊化(Fuzzification) 就是先将
7、某个输入测量量的测量值作标准化处理,把该输入测量量的变化范围映射到相应论域中,再将论域中的各输入数据以相应的模糊语言值的形式表示,并构成模糊集合。这样就把输入的测量量转换为用隶属度函数表示的某一模糊语言变量。 1.2 模糊逻辑推理 根据事先已定制好的一组模糊条件语句构成模糊规则库,运用模糊数学理论对模糊控制规则进行推理计算,从而根据模糊控制规则对输入的一系列条件进行综合评估,以得到一个定性的用语言表示的量,即模糊输出量。完成这部分功能的过程就是模糊逻辑推理过程。,2.3 反模糊化过程 反模糊化(Defuzzification) 有时又叫模糊判决。就是将模糊输出量转化为能够直接控制执行部件的精确
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 模糊 自适应 PID 炉温 控制系统 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3829334.html