智能液压阀门定位器控制算法的研究

论文摘要

液动调节阀是工业过程控制中一种重要的执行器,阀门定位器是调节阀的主要附件,它能够显著改善阀门的动态特性,提高控制的精度、速度和灵活性。所以,本文的工作重点在于智能液压阀门定位器的控制算法部分。首先,介绍了智能液压阀门定位器的基本原理、构造、在过程控制中的作用及其优点。重点介绍了智能阀门定位器的性能参数及其他设备的基本原理和传递函数。其次,建立了液动调节阀的数学模型,即被控对象的数学模型,推导出了开环传递函数。着重介绍了PID控制器参数整定方法和模糊控制算法的设计过程。在此基础上设计出了本系统中Fuzzy-PI复合控制,这是本文的重点内容。然后,用Matlab/Simulink对本文设计的控制方法进行了仿真,通过对系统的输出曲线比较可以发现,应用Fuzzy-PI复合控制器的系统的输出曲线的性能指标明显优于应用普通控制器的系统的输出曲线。同时也验证了Fuzzy-PI复合控制是有效和成功的。并在此基础上,归纳与总结模糊控制和PI复合控制的优缺点。Fuzzy-PI复合控制具有两者之长,既有模糊控制的鲁棒性强、结构清晰等特点,又具有PI控制稳态精度较高、动态响应较快等功能。最后,概括了本文的主要内容和成果,展望智能阀门定位器的发展方向,以及本文的一些后续工作,为进一步的工作提出构想和建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 概述
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 智能液压阀门定位器控制系统介绍
• 1.2.1 智能阀门定位器的基本原理与构成
• 1.2.2 智能阀门定位器的作用及优点
• 1.2.3 定位器的性能参数
• 1.3 设备介绍
• 1.3.1 液压执行机构
• 1.3.2 电磁阀
• 1.3.3 传感器
• 1.4 本文的章节安排
• 第2章 被控对象的数学模型
• 2.1 系统的结构与原理
• 2.2 被控对象的数学模型
• 2.2.1 执行部分
• 2.2.2 调节阀
• 2.3 本章小结
• 第3章 控制策略研究
• 3.1 PID控制器的设计
• 3.2 模糊控制
• 3.2.1 模糊控制器的结构
• 3.2.2 精确量的模糊化
• 3.2.3 模糊控制规则的设计
• 3.2.4 模糊量的判决方法（解模糊化）
• 3.2.5 论域、量化因子、比例因子的选择
• 3.2.6 模糊控制查询表及模糊控制算法流程图
• 3.3 本章小结
• 第4章 FUZZY-PI复合控制
• 4.1 方案选择与介绍
• 4.2 偏差判别与条件控制
• 4.3 多路转换开关
• 4.4 信号转换
• 4.5 本章小结
• 第5章 仿真研究
• 5.1 对象特性确定
• 5.2 PID控制器仿真
• 5.3 FUZZY控制器仿真
• 5.4 FUZZY-PI复合控制器
• 5.4.1 复合控制器的PI控制部分
• 5.4.2 Fuzzy-PI复合控制仿真研究
• 5.5 结果分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作与贡献
• 6.2 需要进一步进行的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 学位论文评阅及答辩情况表