主机燃油粘度的模糊自适应与基于LQ控制的研究

论文题目: 主机燃油粘度的模糊自适应与基于LQ控制的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术和自动化装置

作者: 丁洲

导师: 崔庆渝

关键词: 模糊自适应,线性二次型,最优控制,燃油粘度控制系统

文献来源: 上海海事大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前，船舶机舱过程控制(如主机燃油粘度控制系统(MEFOVCS)、冷却水温度控制等)中大多数仍沿用常规PID控制。我们知道，常规PID算法是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高、P、I、D控制规律各自成独立环节，因此被广泛应用于工业过程控制。但是由于主机燃油粘度控制系统是一个具有非线性、时变不确定性、大迟延等特点的闭环系统，同时燃油还会受到一些环境和人为因素的影响，其粘度变化也是随机的，这使得控制系统的过程参数会发生缓慢变化，于是应用常规PID算法的控制器对于主机燃油粘度控制系统无法达到理想的控制效果。而先进控制技术在理论上已趋成熟，以及计算机软件技术的迅速发展，使之具备了取代常规控制的条件。为了提高船舶的管理水平，降低运营成本，提高船舶运营的安全性、可靠性和经济性，在真正意义上实现机舱综合自动化，有必要对先进控制技术在机舱过程控制中的应用进行探索、研究和开拓。所以在本课题中，对采用模糊自适应PID控制器和基于线性二次型(LQ)最优控制的PID参数整定控制器来改善主机燃油控制系统的控制品质进行了研究。 本文首先对燃油粘度控制系统进行分析并分别对蒸汽换热器、执行机构建立了数学模型，并在Simulink中建立了系统仿真模型，然后研究了燃油粘度控制系统的PID控制算法、模糊自适应PID控制算法和基于LQ最优控制的PID整定方法，并利用Matlab软件实现了对控制算法效果的仿真和比较分析。最后在半实物主机燃油控制系统中进行控制器运行实验，实验表明上述智能控制器在半实物主机燃油粘度控制系统中控制效果良好，具有较好的自适应和鲁棒性。

论文目录:

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 船舶燃油粘度控制系统简介：

1.3 国内外研究水平及动态

1.4 前人所作主要工作

1.5 本人所做主要工作

1.6 论文总体方案设计

第2章 燃油粘度系统数学模型

2.1 系统介绍及其组成原理

2.2 系统主要部分数学模型的建立

2.2.1 加热器系统动态数学模型的建立

2.2.2 执行机构数学模型的建立

2.3 燃油粘度系统在MATLAB中的SIMULINK仿真模型

2.3.1 MATLAB介绍

2.3.2 仿真环境Simulink

2.3.3 燃油粘度控制系统的程序温度控制仿真模型

2.4 小结

第3章 燃油粘度控制系统的数字PID控制

3.1 PID控制原理

3.1.1 PID控制算法的理论基础

3.1.2 PID控制器的特点

3.2 增量式PID控制算法

3.2.1 数字增量式PID控制算法

3.3 在燃油粘度控制系统中PID调节器参数的选择

3.4 仿真结果

3.5 自适应控制概述

3.6 小结

第4章 燃油粘度控制系统模糊自适应PID控制

4.1 模糊自适应PID控制器的结构设计

4.2 模糊控制器的设计

4.2.1 模糊控制器输入、输出变量的设计

4.2.2 模糊控制器输入、输出变量的论域确定和参数设计

4.2.3 模糊控制器的控制规则设计

4.2.4 模糊控制器的模糊化和解模糊化设计方法

4.2.5 模糊控制算法的实现方法

4.2.6 模糊控制器采样时间的设计

4.3 仿真结果

4.4 小结

第5章 基于LQ最优控制的PID整定方法

5.1 LQR最优调节器原理

5.1.1 线性定常问题的解

5.1.2 线性定常二次最优调节器(LQR)的结构与鲁棒性

5.2 LQR系统与PID控制系统的联系

5.2.1 LQR系统的频域结构

5.2.2 PID控制系统的结构

5.2.3 线性二次最优PID参数

5.3 燃油粘度控制系统基于LQ最优控制的PID整定方法

5.4 仿真与结果分析

5.5 小结

第6章 应用结果及分析

6.1 半实物粘度控制系统硬件组成

6.2 控制器软件界面及原理

6.3 控制器VC++语言的实现

6.4 试验结果和分析

6.5 小结

第7章 结束语

致谢

攻读学位期间公开发表的论文

参考文献

附录1

附录2

附录3

发布时间: 2007-01-16

参考文献

• [1].加氢危险工艺模糊PID控制方法研究[D]. 王晶.南昌航空大学2017
• [2].粉末包装精密计量系统的设计与分析[D]. 彭博.湖北工业大学2017
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• [4].面向汽车空调控制系统的模糊自适应算法研究[D]. 韩雅慧.福州大学2016
• [5].分析仪加样机构模糊自适应PID控制方法的研究[D]. 顾星.哈尔滨工业大学2012
• [6].基于模糊自适应粒子群算法的开闭所选址研究[D]. 邱楠海.华南理工大学2012
• [7].基于节能控制系统的模糊自适应PID研究[D]. 王士力.齐齐哈尔大学2015
• [8].基于模糊自适应PID控制的永磁同步电机调速系统研究[D]. 何瑞玲.长安大学2014
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• [10].磁通切换永磁电机模糊自适应PID控制研究[D]. 张嘉文.东南大学2016

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