模糊自适应内模控制在DCS中的应用

论文摘要

本文以实验室中引进的浙江中控公司生产的AE2000实验装置中的电加热锅炉夹套为研究对象,夹套温度控制具有典型的滞后性、非线性、易受扰动等特点。常规PID控制难以达到理想的控制效果,利用内模PID和模糊控制原理设计出模糊自适应内模控制方案对其进行控制。建立了被控对象的数学模型、滤波器时间常数整定模糊规则,通过模糊规则在线调整滤波器时间常数,改善闭环控制系统的性能。在Matlab仿真软件中建立常规PID控制和模糊自适应内模控制的仿真模型,不断调整对控制性能有影响的相关参数,在模型匹配与失配两种情况下将常规PID控制效果模糊自适应内模控制效果进行比较。在浙江中控公司研发的JX-300XP DCS平台上进行二次开发,完成系统I/O组态、自定义控制方案组态、流程图绘制、报表组态等,采用SCX语言进行模糊自适应内模控制算法的编程设计,进行相关的控制实验并调试。在实际运行中与常规PID控制结果相比较。实验结果表明,无论在Matlab仿真环境中还是在DCS实际应用中,模糊自适应内模控制系统的响应迅速、超调基本为零、调节时间短、稳定精度高、抗干扰能力及鲁棒性强。由此可以看出模糊自适应内模控制系统的动态响应品质、稳态特性及抗干扰性和鲁棒性等几个重要参数和常规PID控制相比都有更好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 先进控制技术发展动态
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 实验装置与控制系统
• 2.1 AE2000过程控制实验装置
• 2.2 JX-300XP集散控制系统
• 2.2.1 JX-300XP系统组成
• 2.2.2 JX-300XP网络结构
• 2.2.3 JX-300XP硬件
• 2.2.4 JX-300XP系统软件
• 2.3 JX-300XP系统组态
• 2.3.1 JX-300XP系统组态流程
• 2.3.2 系统总体信息组态
• 2.3.3 控制站组态
• 2.3.4 操作站组态
• 2.3.5 报表制作
• 第3章 模糊自适应内模控制理论
• 3.1 内模控制
• 3.1.1 内模控制器的设计
• 3.1.2 IMC-PID控制
• 3.2 模糊自适应内模控制
• 3.2.1 模糊控制
• 3.2.2 模糊自适应内模控制
• 第4章 基于MATLAB的模糊自适应内模控制仿真
• 4.1 过程建模
• 4.2 锅炉夹套温度模糊自适应控制的SIMULINK仿真
• 4.2.1 模糊控制器设计
• 4.2.2 模糊自适应内模控制SIMULINK仿真
• 4.3 本章小结
• 第5章 DCS中应用模糊自适应内模控制
• 5.1 系统组态
• 5.1.1 主机设置
• 5.1.2 控制站组态
• 5.1.3 操作站组态
• 5.2 试验调试
• f^*取不同值'>5.2.1 滤波器时间常数初始值T_f^*取不同值
• 5.2.2 输出比例因子K ΔTf 取不同值
• 5.2.3 误差变化量化因子Kec 取不同值
• 5.2.4 误差量化因子Ke 取不同值
• 5.3 常规PID调节
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介
• 附录