间歇反应釜变论域模糊控制系统的设计与实现

论文摘要

间歇式反应釜是化工生产中一类非常重要的反应容器,其内部化学反应机理复杂,本身又具有较大的时变性、非线性和时滞性。釜温的快速、精确控制直接影响产品质量和生产效益,对这一类复杂对象的控制一直是控制领域的难点和热点。变论域模糊控制器是一种高精度的自适应模糊控制器,它通过选取合适的论域伸缩因子,以论域之变应误差之变,使实际的控制规则大幅度增加,越接近期望控制点,控制器的档级越小。无论在动态性能方面,还是在稳态性能方面,变论域模糊控制器的控制性能相对于一般模糊控制器均获得了较大的提高。在控制精度方面,它的优势尤其突出,能够有效地克服一般模糊控制器档级有限和缺少积分环节的缺陷。本文根据辽宁省工业装备先进控制系统重点实验室间歇反应釜的工艺流程和控制要求,设计了一套由工控机、PLC、工业控制网络等硬件构成的间歇反应过程分散控制系统,利用S7-300PLC实现数据采集处理、控制算法应用;利用工控机上运行的WinCC实现过程监控和操作管理,参数优化等,在此基础上采用了适于本套设备的双输入单输出的潜遗传变论域模糊控制算法,并对反应釜温度进行控制。实验选取了收缩因子的形式和参数,通过对反应釜温度控制的实际运行验证了该算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 间歇反应釜控制的难点与控制策略
• 1.2.1 间歇反应釜控制难点
• 1.2.2 间歇反应釜常用控制策略概述
• 1.3 一般模糊控制器优缺点
• 1.3.1 一般模糊控制器的优点
• 1.3.2 一般模糊控制器的缺点
• 1.4 本文的研究内容
• 2 间歇反应釜工艺流程及控制系统方案选择
• 2.1 间歇反应釜工艺特征及流程
• 2.2 间歇反应釜控制系统设计
• 2.3 控制系统结构
• 2.4 本章小结
• 3 间歇反应釜控制系统的设计与实现
• 3.1 系统硬件设计
• 3.1.1 系统设计原则
• 3.1.2 下位机 PLC配置
• 3.2 PLC程序及功能设计
• 3.2.1 PLC程序设计原则
• 3.2.2 PLC软件结构及功能
• 3.3 上位机数据采集监控系统 HMI/SCADA设计
• 3.3.1 上位机软件 WinCC简介
• 3.3.2 上位机数据采集监控系统的结构和功能
• 3.3.3 数据管理系统的设计
• 3.4 本章小结
• 4 变论域模糊控制算法研究
• 4.1 变论域模糊控制的产生
• 4.2 变论域模糊控制的理论基础
• 4.2.1 模糊控制器的插值机理
• 4.2.2 双输入单输出分片插值器
• 4.3 模糊控制规则的单调性与控制函数的单调性
• 4.4 变论域模糊控制思想的提出
• 4.5 变论域伸缩因子的定义
• 4.6 双输入单输出自适应模糊控制器的伸缩因子
• 4.7 变论域模糊控制算法
• 4.7.1 单输入单输出的潜遗传变论域模糊控制算法
• 4.7.2 双输入单输出的潜遗传变论域模糊控制算法
• 4.8 本章小结
• 5 变论域模糊控制器在反应釜工程上的应用
• 5.1 总体控制方案
• 5.2 变论域模糊控制器的实现
• 5.2.1 控制方案和控制回路选择
• 5.2.2 模糊控制器的设计
• 5.2.3 实验设计
• 5.2.4 应用效果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A PLC接口端子图
• 附录 B PLC部分变量地址分配表
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢