| 【中文题名】 | 机加工零件热处理加热炉控制系统设计及模糊控制策略研究 |
| 【英文题名】 | The Design of Furnace Control System and the Research of Fuzzy Control on Heat Treatment of Machine Parts |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-2 |
| 【中关键词】 | 热处理,加热炉,模糊控制,模型预估,滞后系统,MATLAB |
| 【英关键词】 | heat treatment,heating furnace,fuzzy control,smith compensation,time-delay system,MATLAB, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>模糊控制、模糊控制系统 |
| 【论文摘要】 |
本文针对在冶金、化工行业常见的机加工零件热处理加热炉温度控制系统工艺，分析了其控制特性，论述了机械零件热处理加热炉控制系统的设计方案。
针对工业加热炉具有的惯性大，滞后时间长的特质，本论文提出采用模糊控制方案。论文简述了模糊控制的基本原理和算法构成，对模糊控制器的设计步骤，参数选择，控制效果和鲁棒性进行了分析。此外，还对传统的处理带大滞后对象的方法—Smith补偿进行了详细的介绍，对其补偿原理进行了分析，并指出了其在实际应用中的不足，在其基础上，提出了一种基于模型的预估算法。通过对模糊控制算法和其它传统控制算法对同一对象的控制效果的比较，分析了它们各自的优劣，并将模糊控制与基于模型的预估算法结合起来，提出了一种新型的基于模型的预估模糊控制算法，分析了其控制的原理和可行性。最后，在MATLAB实验环境下，应用该算法对带有大滞后的被控对象进行了仿真分析。实验结果表明，基于模型的预估模糊控制算法具有较好的控制精度和响应速度，而且具有很好的鲁棒性，系统既“快”又“稳”的控制品质得到充分的体现。由于此控制算法结构简单，便于工程推广应用，具有很广阔的应用前景。 |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
ABSTRACT |
4-7 |
|
第1章 绪论 |
7-9 |
|
1.1 课题背景 |
7 |
|
1.2 本论文所做工作 |
7-9 |
|
1.2.1 加热炉控制的发展和研究 |
7-8 |
|
1.2.2 加热炉控制中存在的问题 |
8 |
|
1.2.3 本文的研究内容和主要创新点 |
8-9 |
|
第2章 控制系统配置 |
9-16 |
|
2.1 工艺流程 |
9-11 |
|
2.2 控制系统的硬件配置 |
11-13 |
|
2.2.1 中央监控单元 |
12 |
|
2.2.2 分散控制单元 |
12-13 |
|
2.3 控制系统的软件配置 |
13-14 |
|
2.3.1 DCS控制站的软件结构 |
13 |
|
2.3.2 DCS操作员站的软件结构 |
13-14 |
|
2.3.3 DCS工程师站的软件结构 |
14 |
|
2.4 工作原理 |
14-16 |
|
第3章 过程控制的发展 |
16-30 |
|
3.1 引言 |
16 |
|
3.2 过程控制理论的发展 |
16-18 |
|
3.3 大滞后过程对控制品质的影响 |
18-20 |
|
3.4 纯滞后系统控制方法的研究现状 |
20-24 |
|
3.4.1 PID控制 |
20-21 |
|
3.4.2 达林(Dahlin)算法 |
21 |
|
3.4.3 Smith预估算法 |
21-23 |
|
3.4.4 预测控制 |
23-24 |
|
3.5 预估方法的研究 |
24-30 |
|
3.5.1 增益自适应补偿控制 |
24-26 |
|
3.5.2 动态参数自适应补偿控制 |
26-27 |
|
3.5.3 一种非参数预估控制 |
27-30 |
|
第4章 模糊控制器设计 |
30-42 |
|
4.1 模糊控制系统概述 |
30-31 |
|
4.2 模糊控制器类型 |
31-32 |
|
4.2.1 单变量模糊控制器 |
31-32 |
|
4.2.2 多变量模糊控制器 |
32 |
|
4.3 模糊控制器设计 |
32-42 |
|
4.3.1 模糊控制器的结构设计 |
32-33 |
|
4.3.2 模糊语言变量选择 |
33 |
|
4.3.3 模糊隶属函数的选择 |
33-34 |
|
4.3.4 输入输出论域及比例因子的选择 |
34-37 |
|
4.3.5 精确量的模糊化 |
37-38 |
|
4.3.6 模糊控制规则的确定 |
38-40 |
|
4.3.7 反模糊化 |
40 |
|
4.3.8 采样时间的选择 |
40-41 |
|
4.3.9 模糊控制系统结构图 |
41-42 |
|
第5章 模糊控制仿真 |
42-50 |
|
5.1 仿真模型的建立 |
42-44 |
|
5.2 Fuzzy-Smith仿真 |
44-45 |
|
5.3 传统控制算法的仿真分析 |
45-48 |
|
5.3.1 PID算法仿真 |
45-46 |
|
5.3.2 Smith算法仿真 |
46-48 |
|
5.4 Fuzzy-Smith-PI-Smith分段控制方案 |
48-49 |
|
5.5 本章小结 |
49-50 |
|
第6章 参数模型预估策略仿真 |
50-56 |
|
6.1 参数模型预估法介绍 |
50-51 |
|
6.2 模型预估PID控制系统仿真 |
51-52 |
|
6.3 模型预估模糊控制系统仿真 |
52-53 |
|
6.4 模型预估Fuzzy-PI分段控制仿真 |
53-56 |
|
结束语 |
56-57 |
|
致谢 |
57-58 |
|
参考文献 |
58-60 |
|
附录 |
60 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384308 |
