模糊温度控制器的研究概要

大连理工大学硕士学位论文模糊温度控制器的研究姓名:赵巍巍申请学位级别:硕士专业:电机与电器指导教师:杨振强20070618大连理工大学硕士学位论文5实验装置及结果(1实验装置按照前文所述,在对系统的原理图进行绘制的基础上设计了系统的PCB图,得到了硬件印刷电路板,并焊接调试完成了系统的硬件平台,系统的硬件电路印刷板见图5.1和图5.2所示。图5.1包括了PIC系统调试用仿真器、PIC主控电路、测温电路、电源模块等等。图5.2包括了AT89C52系统调试仿真器、AT89C52控制电路、LED显示电路、键盘电路等等。图5.1PICl8F252系统硬件电路板Fig.5.11-1ardwat℃circuitboardofPICl8F252system图5.2AT89C52系统硬件电路板Fig.5.2HardwarecircuitboardofAT89C52system设定的控制温度为161℃。从室温开始加热,针对不同的控制对象进行温度控制。下面的坐标图从70C后开始记录。当控制对象为一个功率电阻时(如图5.3所示,滞后性相对较小。为两个离的较远的功率电阻时(如图5.4所示,滞后性相对较大,为两个挨着的滞后电阻时(如图5.5所示,滞后性最大.此模糊温度控制器针对不同的控制对象进行控制了恒温控制。图5.3功率电阻I实物图Fig.5.3PowerresistorIphoto大连理工大学硕十学位论文图5.4功率电阻II实物图Fig.5.4Powerresistor]Iphoto图5.5功率电阻Ⅲ实物图Fig.5.5PowerresistorIHphoto(2实验结果下面给出了几组针对不同控制对象的得到的温度与时间的变化规律坐标图。图中纵坐标的1表示15秒。当控制对象为一个功率电阻时,测得的温度与时间的变化规律如图5.6所示。模糊温度控制器的研究图5.6针对功率电阻I的温度变化坐标图Fig.5.6TemperaturecoordinatesofpowerresistorI当此控制对象为两个离的较远的功率电阻时,测得的温度与时间的变化规律如图5.7所示。图5.7针对功率电阻Ⅱ的温度变化坐标图Fig.5.7TemperaturecoordinatesofpowerresistorI|一38_大连理工大学硕士学位论文当此控制对象为两个挨着的功率电阻时,测得的温度与时间的变化规律如图5.8所刁≮o图5.8针对功率电阻Ⅲ的温度变化坐标图Fig.5.8TemperaturecoordinatesofpowerresistorI]]从上边的图可以看出,滞后性越大的控制对象,超调量就大一些。但总的来说,超调量较小,且稳态误差较小,上下浮动不超过±1℃,符合实验要求。实验结果表明,此模糊温度控制器针对不同的控制对象,可以不用修改参数,都有很好的控制效果。模糊温度控制器的研究作者:赵巍巍学位授予单位:大连理工大学相似文献(10条1.会议论文王国峰.陈新模糊控制在冷藏集装箱温度控制中的应用2004本文介绍了将模糊控制理论应用于船舶冷藏集装箱温度控制.通过改变制冷和加热门限来控制压缩机和加热器的启停,提高了控制精度.2.学位论文佀焕玲模糊控制在冷轧酸洗线温度控制中的应用2008在钢铁冶金领域,酸洗是冷轧生产之前的关键工序,它的主要作用是借助于机械和化学的作用,把从热连轧厂来的带钢钢卷表面氧化铁皮及污垢去掉,得到表面清洁的带钢。带钢酸洗时,铁离子在酸液中的溶解度、带钢的酸洗速度均受酸液温度的影响,酸液温度过高过低会导致过酸洗和欠酸洗,酸液温度控制得好否,直接影响到带钢酸洗的质量,酸液温度一般控制在75~85℃,以期得到高质量的酸洗带钢。济南钢铁集团总公司于2006年建成投产的双机架冷轧厂,其酸洗生产线采用连续式酸洗机组(continouspicklingline简称CPL,并选择盐酸浅槽紊流酸洗工艺。酸洗槽的温度控制是采用数字PID控制方式,通过调节石墨热交换器的蒸汽流量来实现的,投产后使用效果一直不理想。本文即针对这一现状,以解决现场实际问题为出发点,结合模糊控制理论,寻求一种适用于现场的控制方法。本文重点分析了酸洗线酸液温度的控制过程及其加热系统的特性,指出酸洗线酸液温度加热系统属于多变量大滞后系统,传统的单回路PID控制很难达到其控制要求。在控制算法上,研究了当前国内外模糊控制技术和PID控制技术的理论和方法,分析了数字PID控制系统和模糊控制系统在温度控制方面的优缺点,提出把模糊控制理论和PID控制理论相结合方法,综合PID控制具有算法简单、可靠性高和稳态误差小的优点和模糊控制具有灵活性、鲁棒性、稳定性好的优点,设计实现了模糊-PID复合控制系统。在此基础上,提出了应用模糊PID复合控制技术解决酸洗线的酸液温度控制问题,并在SiemensS7-400控制系统下,完成了具体的实现,有效解决了原酸洗线的酸液温度控制稳定性不足等问题。MATLAB仿真结果及生产实践表明,系统稳定可靠,智能化程度高。在80℃工艺要求下,达到±2℃的控制精度,完全符合生产要求,大大提高了带钢酸洗质量,同时降低了工人的劳动强度,达到了预期的效果。3.期刊论文杨逢瑜.姜明亮.徐建江.管帅.YANGFeng-yu.JIANGMing-liang.XUJian-jiang.GUANShuai基于模糊控制的PLC在注塑机温度控制中的应用-甘肃科学学报2008,20(3温度的准确控制是保证注塑产品质量的重要因素.针对传统注塑机温度控制系统温控波动范围大、超调量大等缺点,提出了基于模糊控制的注塑机温控系统,发挥了PLC控制灵活、编程方便、适应性强的优点,提高了注塑机料筒温度控制精度.4.学位论文刘阳模糊控制在加热窑温度控制中的研究及应用2004本文以北新集团2000年初新建水泥外墙板(GRC厂中加热炉控制系统为硬件平台,研究了模糊控制技术在该加热炉温度控制中的应用问题.针对加热炉生产工艺的要求运用模糊控制理论设计开发了新型温度控制系统.首先,本文介绍了在设计、调试模糊控制器的过程中,运用MATLAB软件中的模糊控制工具箱代替手工设计、调试模糊控制器.对于两输入单输出结构的模糊控制器,传统设计方法是首先根据现场控制经验制定模糊规则,然后设计者根据自己在模糊控制的经验设计模糊控制器的参数和模糊语言变量的隶属函数.而使用MATLAB软件就可以在计算机上对模糊控制系统进行设计、仿真,改变模糊控制器模糊规则和隶属函数的参数,观察仿真结果,以寻求好的系统结构参数,提高了设计效率.本文还探讨了哪些参数对模糊控制系统的特性具有重要影响.其次,本文还试图用可编程序控制器(PLC实现模糊控制.传统的可编程序控制器结构简单,功能单一,多用于开关量的控制.当今随着微电子技术的发展,可编程序控制器已具备了更高的性能,运算速度也大大提高,完全可以负担一部分复杂运算的任务.本文采用离线计算模糊控制表,PLC在线查表的方法对加热炉温度实施模糊控制.最后,总结了本文的工作,并指出进一步的研究方向.5.期刊论文张雪平.王志斌.ZhangXueping.WangZhibin基于模糊控制的PLC在温度控制中的应用-电气传动2005,35(8结合工业电炉的温度控制,介绍了一种基于模糊控制的PLC温度控制系统.该系统克服了传统的位式调节器和PID调节器超调大的缺点,充分发挥PLC控制灵活、编程方便、适应性强的优点,提高了控制的精确度.6.期刊论文刘乃胜.刘北英模糊控制在灭菌器温度控制中的应用-医疗卫生装备2004,25(11详细论述了模糊控制规则设计,介绍了灭菌器的温度模糊控制系统,该系统与传统的PID控制相比,在稳定性、精度、容易实现程度等方面有明显的改善.采用AT89C52单片机为核心的最小硬件电路系统来实现模糊控制器的功能,系统结构简单、经济实用.7.学位论文刘东凯石膏板干燥机中温度的模糊控制2004本文以北新集团1997年初新建的石膏板二线干燥机控制系统为硬件平台,研究了模糊控制技术在干燥机温度控制中的应用问题。针对石膏板干燥机生产工艺的要求运用模糊控制理论设计开发了新型温度控制系统。首先,本文通过对原有的PID控制控制器作详细的探究,分析了石膏板干燥机所具有非线性、非最小相位、时滞负荷干扰和强耦合的特点,这类系统采用常规固定PID控制器难以获得良好的控制效果。根据石膏板的生产工艺特点,运用模糊PID控制技术,通过建立两极串联模糊控制系统实现了稳定的温度控制。第一级利用查值表的方式,将预先设定的数值输入到控制器中,实现温度设定的自动化。第二级开关式Fuzzy-PI双模控制器,当负荷产生变化时,具备响应快、超调小的动态特性。解决了原来温度控制中手动与自动切换,所产生的劳动强度高,依赖操作人员经验性强的弊端,实现了温度控制的全自动化操作。新系统温度控制稳定,提高了产品的合格率,降低了能源的消耗。其次,通过模糊PID控制技术的研究分析和设计过程中的问题研究,提出了选择模糊控制器的设计原则:结构和工作方式上与传统PID控制器的相似性,调整参数的简单性。最后,总结了本文的工作,并指出了将神经网络控制引入,实现自学习的研究方向。8.期刊论文蔡永昶.CAIYong-chang模糊控制在工业转窑温度控制中的应用-顺德职业技术学院学报2004,2(2温度是工业中三大过程变量值之一,在工业过程中,恒温控制系统尤为常见.工业中的实际系统大多具有非线性、不确定等特性,基于模型的经典控制理论和现代控制理论难以适用,而采用智能控制方法会取得较好的控制效果.以某厂工业转窑温度控制系统为例,介绍应用比较成熟的模糊控制方法,取得较好的控制效果.9.学位论文姜宗伟高精度模糊控制器及其在回转窑温度控制中的应用1996该文主要研究了模糊控制器的设计,性能并提出了新的算法,同时以回转窑为控制对象,设计了实现模糊控制的集散控制系统.该文在分析了基本模糊控制器产生的控制效果不佳的原因之后,提出了一种新型的模糊算法,高精度模糊控制算法,该算法是在基本模糊控制的基础上,利用基本模糊控制器设计过程中因量化而丢失的信息来获得控制输出的校正量,使控制规则得以精确和完全的执行.模糊控制如果采用固定的输入、输出量化因子,将不能保证控制的全过程都处于最佳控制状态,所以作者采用自调整量化因子的方法,使量化因子根据系统状态的不同而实时地进行调整,以满足最佳控制的要求.以上述算法为控制策略,以TCS-6000型集散系统的硬、软件资源为基础,设计了对回转窑温度过程的控制系统,并在计算机上作了仿真研究.结果表明,高精度模糊控制能完全消除稳态误差和自振荡,量化因子的自调整使系统具有更好的动、静态特性.