基于P-Fuzzy-PI控制的煤氣加熱爐比值控制系統(tǒng)的研究

【摘要】：本論文首先簡要分析了比值控制系統(tǒng)常見的幾種結(jié)構(gòu),并對它們各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行了介紹。針對現(xiàn)有加熱爐控制系統(tǒng)中煤氣與空氣的比值難以快速、準(zhǔn)確控制,從而導(dǎo)致煤氣不能充分燃燒或燃燒效率過低而造成浪費(fèi)的問題進(jìn)行了深入的研究。由于本課題的控制系統(tǒng)難以獲得精確數(shù)學(xué)模型,存在大滯后的現(xiàn)象,所以單純采用經(jīng)典PID控制或Fuzzy控制難以湊效,作者提出采用Fuzzy控制和PID控制相結(jié)合的方法(P—Fuzzy—PI控制)分階段實(shí)施控制,取得了良好的效果。其中,P控制主要為了提高系統(tǒng)輸出的快速性;Fuzzy控制的主要是提高系統(tǒng)對過程參數(shù)的變化的適應(yīng)性;PI控制主要是為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。 然后,本論文簡要分析了Fuzzy控制由于輸入與輸出的量化而使得在控制點(diǎn)附近可能會出現(xiàn)輸入檢測上的盲區(qū)而造成控制上的死區(qū)和控制作用不連續(xù),從而使控制精度受影響。作者提出采用插值計(jì)算法來解決此類問題,通過仿真證明方法的有效性。如果在Fuzzy控制中,模糊語言變量的論域和人工控制規(guī)則都具有對稱性,那么其模糊控制表是斜對稱的,這樣,模糊控制表的計(jì)算量就可以減少一半,程序的存儲空間也可節(jié)約一半。本文對于模糊控制的斜對稱定理進(jìn)行了證明。 最后,作者對系統(tǒng)的硬件與軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì),并在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,采用P—Fuzzy—PI控制具有提高系統(tǒng)的快速性,消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的作用,提高了系統(tǒng)的控制精度,從而解決加熱爐控制中煤氣與空氣的比值調(diào)節(jié)不及時(shí)而造成其熱值不穩(wěn)定的難題,具有良好的實(shí)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：P—Fuzzy—PI 比值控制 控制精度 斜對稱
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TP273.5
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-17
• 1．1 比值控制系統(tǒng)的原理及結(jié)構(gòu)類型10-12
• 1．2 模糊控制興起的背景12-13
• 1．3 模糊控制的特點(diǎn)13
• 1．4 比值控制及模糊控制的研究現(xiàn)狀13-14
• 1．5 本課題的研究意義14-16
• 1．6 本論文的主要工作16-17
• 第2章 模糊控制算法17-29
• 2．1 常規(guī)模糊控制器17-20
• 2．1．1 常見的模糊控制規(guī)則17-18
• 2．1．2 模糊控制器語言變量值的選取18-19
• 2．1．3 反映控制規(guī)則的模糊關(guān)系19
• 2．1．4 查詢表的建立19-20
• 2．2 一種提高模糊控制器控制精度的方法20-23
• 2．2．1 常規(guī)模糊控制器控制精度問題的分析20-21
• 2．2．2 提高模糊控制器控制精度的方法21-22
• 2．2．3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果22-23
• 2．3 模糊控制的對稱性定理23-26
• 2．3．1 預(yù)備知識23-24
• 2．3．2 模糊控制的對稱性定理24-26
• 2．4 P-Fuzzy-PI控制器26-27
• 2．5 小結(jié)27-29
• 第3章 加熱爐煤氣與空氣比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)29-44
• 3．1 控制方案的討論29
• 3．2 控制系統(tǒng)原理及參數(shù)的確定29-31
• 3．2．1 控制系統(tǒng)的原理29-30
• 3．2．2 采樣周期的確定30
• 3．2．3 比例積分參數(shù)的確定30-31
• 3．3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-43
• 3．3．1 模糊控制器的設(shè)計(jì)31-33
• 3．3．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33-34
• 3．3．3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34-41
• 3．3．4 系統(tǒng)所用調(diào)節(jié)閥的選擇及計(jì)算舉例41-43
• 3．4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于MATLAB系統(tǒng)的仿真研究44-52
• 4．1 MATLAB語言發(fā)展簡史44
• 4．2 MATLAB語言的特色44-45
• 4．3 模糊推理系統(tǒng)編輯器(Fuzzy)45-46
• 4．4 隸屬度函數(shù)編輯器(Mfedit)46-47
• 4．5 模糊規(guī)則編輯器(Ruleedit)47-48
• 4．6 模糊規(guī)則觀察器48
• 4．7 模糊推理輸入輸出曲面視圖(Surfview)48-49
• 4．8 本系統(tǒng)在Matlab/simulink下的仿真49-51
• 4．9 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 致謝57-58
• 附錄 A攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄58

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