水电解制氢温度智能控制系统

论文摘要

本文针对七一八研究所水电解制氢温度控制对象的特点,提出了一种带史密斯预估的模糊自适应PID集成控制系统。该系统的主控制器采用带史密斯预估的参数自整定控制器并联模糊控制器组合。根据被控温度与控制温度之间的误差,采用不同的控制方式:在温度控制初期,通过温度模糊控制器可以迅速把实际温度调节控制到其设定值附近;在温度控制中后期,采用带史密斯预估的智能复合式PID参数自整定控制器,使系统同时具有自整定PID参数和纯滞后补偿的能力,能够实现制氢温度控制对象的有效控制。为了改进现有的温度控制系统性能,本文对模糊控制系统的基本概念及控制原理进行重点分析,对模糊控制系统的控制算法进行了较为深入的研究:结合其特点,把模糊逻辑控制器运用到制氢温度控制系统中,形成了基于模糊逻辑控制器的制氢温度PID调节控制系统。为了克服系统中纯滞后因素对控制系统动态性能的影响,本文在智能式制氢温度PID调节控制系统基础上又引入了史密斯预估补偿环节,目的是为了对系统中的纯滞后因素进行补偿,并且分析了史密斯预估补偿环节对系统控制的影响。最后,根据本文对水电解制氢温度智能PID调节控制系统原理的上述分析,设计出能够满足控制要求的控制程序流程,并且通过MATLAB数字仿真及在水电解制氢一体化装置进行车间通电实验,对此控制程序流程进行了验证。验证结果表明,设计出的制氢温度智能PID调节控制系统能够较好地满足控制要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.2 水电解制氢温度控制系统的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容和安排
• 第2章 水电解制氢温度控制系统构成
• 2.1 水电解制氢温度控制系统的结构
• 2.2 温度采样元件（带套管的热电偶）的动态特性
• 2.3 气动薄膜调节阀的动态特性
• 2.4 一阶对象或环节的滞后特性
• 2.5 可编程序控制器的简单介绍
• 2.5.1 可编程序控制器本地IO系统的网络组成结构
• 2.5.2 可编程序控制器的硬件组成结构
• 2.5.3 可编程序控制器的简单工作原理
• 2.6 本章小结
• 第3章 水电解制氢装置温度模糊控制基本原理
• 3.1 模糊控制系统的基本概念及基本控制原理
• 3.1.1 模糊控制理论的历史变革
• 3.1.2 模糊控制系统的基本组成
• 3.1.3 模糊逻辑控制的基本特点
• 3.2 水电解制氢温度模糊控制系统原理
• 3.2.1 水电解制氢温度模糊控制系统的基本构成
• 3.2.2 水电解制氢温度模糊控制系统的基本设计方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 水电解制氢智能复合温度控制系统的研究
• 4.1 常规PID控制器的控制原理
• 4.2 史密斯预估控制原理
• 4.3 史密斯预估与模糊自整定PID参数结合的控制系统设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统试验及试验结果
• 5.1 智能复合式PID控制逻辑程序流程
• 5.2 系统仿真试验
• 5.2.1 MATLAB仿真试验条件
• 5.2.2 基于MATLAB仿真对设计的控制系统进行仿真试验
• 5.2.3 仿真实例分析
• 5.3 系统试验
• 5.3.1 系统试验条件
• 5.3.2 系统试验过程及结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简介