模糊控制理论及其在热工过程控制中的应用研究

论文摘要

本文重点研究了模糊控制理论应用在火力发电生产过程控制中的实际问题。首先介绍了模糊控制器的基本原理与设计方法,进而设计了论域、量化因子、比例因子及模糊控制规则可调整的模糊控制器。以不同工况点下循环流化床燃料量与床温关系模型为研究对象,通过大量的仿真实验,与传统的PID控制器进行了比较,给出了模糊控制器所适用的对象,分析了模糊控制器在热工过程控制中存在的问题。文中主要从以下三个方面展开研究:(1)模糊控制与PID控制的比较研究以某电厂300MW循环流化床中燃料量与床温关系模型为研究对象,通过仿真实验研究,确定了采样周期;以多组实验的形式,从系统的动态性能和静态性能上,分析模糊控制和PID控制的特点及两者的优势;通过改变被控对象参数,保持模糊控制和PID控制参数不变,验证了PID控制和模糊控制的效果,并进行了比较,试验结果表明,模糊控制的本质是非线性的,对于对象的参数变化适应性强,从而证明了模糊控制器的鲁棒性优于PID;为了研究扰动值对其的影响,实验中不断改变内扰和外扰值的大小,从而进一步说明模糊控制器的非线性特点:控制品质与扰动值大小有关。(2)模糊控制器的参数对调节品质的影响通过大量的仿真实验,阐明了模糊控制器的论域、量化因子、比例因子等参数的选择对系统的控制特性所产生的影响,并通过实验研究,给出了各个参数的选择方法,对控制器的设计及应用具有极高的实用价值。(3)对模糊控制器的实用化进行了研究模糊控制是有差控制,它不能满足无静差的要求。通过模糊控制器与积分器的结合使用,保持了模糊控制的优点,又能满足无静差的要求。通过总结,指出了目前在工业中广泛使用PID控制器的原因及模糊控制在热工控制中存在的若干问题,为今后模糊控制理论的发展及应用指明了方向,同时,对当前模糊控制理论的应用领域提出了新的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 自动控制理论的形成与发展
• 1.1.1 经典控制理论
• 1.1.2 现代控制理论
• 1.1.3 超现代控制理论
• 1.2 火电厂生产过程控制技术的发展
• 1.2.1 控制设备的发展
• 1.2.2 控制理论的发展
• 1.3 模糊控制的研究及应用现状
• 1.3.1 模糊控制的发展历史
• 1.3.2 模糊控制的应用
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 模糊控制器的基本原理与设计方法
• 2.1 模糊控制器的基本原理
• 2.1.1 模糊控制器的基本结构及控制原理
• 2.1.2 模糊控制器各主要环节的功能
• 2.1.3 模糊控制器的基本类型
• 2.2 基本模糊控制器的设计方法
• 2.2.1 模糊控制器结构
• 2.2.2 模糊量化处理
• 2.2.3 模糊控制规则及决策
• 2.2.4 模糊变量的非模糊化
• 2.3 模糊控制器的仿真实验研究
• 2.3.1 模糊控制器的设计
• 2.3.2 模糊控制器采样周期的选取
• 2.3.3 模糊控制与 PID 控制的比较研究
• 2.3.4 扰动值对模糊控制器控制效果的影响
• 2.3.5 带有积分器的模糊控制器研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 模糊控制规则可调整的模糊控制器设计
• 3.1 带有自调整因子模糊控制器的设计
• 3.2 论域、量化因子、比例因子的选择
• 3.2.1 论域及基本论域
• 3.2.2 量化因子及比例因子
• 3.2.3 量化因子及比例因子的选择
• 3.3 带调整因子的模糊控制器仿真研究
• 3.3.1 偏差及偏差变化率的确切量论域Eba 对模糊控制效果的影响
• 3.3.2 控制作用u 的输出论域ymax 对模糊控制效果的影响
• 3.3.3 模糊量论域n 对模糊控制效果的影响
• 3.3.4 可调因子a 对模糊控制效果的影响
• 3.4 自调整因子模糊控制器在电力生产过程控制中的应用
• 3.5 本章小结
• 第4章 关于模糊控制理论与应用的若干问题研究
• 4.1 模糊控制理论的发展方向
• 4.2 模糊控制在实际中的适用性
• 4.3 可充分发挥模糊控制优势的应用领域
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要