先进PID算法研究及其在开口闪点仪温控系统中的应用

论文摘要

开口石油闪点是表征该石油产品在使用、存储和运输条件下安全性的一个重要指标,用于鉴定油品及其它可燃液体发生火灾的危险性。所测闪点值的准确度对石油产品的使用、存储和运输具有重要的安全性意义。由于开口闪点仪温度控制系统具有非线性、大惯性、时变和大滞后等特点,目前市场上销售的开口闪点仪大都存在控制精度不高,尤其在预设闪点前28度内没有达到国家标准的规定。本文对先进PID算法进行了仿真研究并将其应用在开口闪点仪温度控制系统中。首先,阐述了开口闪点仪温度控制系统的工作原理；采用典型阶跃信号做输入,基于最小二乘法运用Matlab中的M语言编程,辨识出开口闪点仪温度控制系统的数学模型。其次,针对一阶惯性加滞后被控对象,在Matlab/Simulink平台上设计了仿真模型,分别在模型匹配和模型失配情况下,对内模PID、模糊自整定PID、Smith预估神经元PID这三种先进PID算法对比研究。通过仿真对比研究,得出内模PID具有最佳的控制效果。再次,设计了开口闪点测定仪温度控制系统中各部分的硬件原理图,并购买相关元器件完成硬件的安装调试。最后,基于程序模块化设计思想,设计了开口闪点测定仪温度控制系统中各个模块程序流程图,并利用C语言编程实现了算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.3 开口闪点测定仪的发展及国内外研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 开口闪点仪温控系统工作原理及模型辨识
• 2.1 开口闪点仪温控系统的工作原理
• 2.2 系统辨识算法的原理
• 2.3 系统辨识输入信号及部分源程序
• 3 内模PID算法仿真研究
• 3.1 内模原理
• 3.2 IMC-PID控制器设计
• 3.3 基于辨识模型的IMC-PID仿真研究
• 4 模糊自整定PID算法研究
• 4.1 模糊控制的基本原理
• 4.2 模糊自整定PID控制器的原理
• 4.3 模糊自整定PID控制器的设计
• 4.4 基于辨识模型的模糊自整定PID仿真研究
• 5 Smith预估神经元PID算法研究
• 5.1 神经元控制理论基础
• 5.2 单神经元自适应PID控制
• 5.3 Smith预估算法原理
• 5.4 基于Smith预估神经元PID算法的控制器设计与仿真
• 5.5 三种算法的仿真对比研究
• 6 开口闪点仪温度控制系统软硬件设计
• 6.1 开口闪点仪温度控制系统概述
• 6.2 温度控制系统硬件电路设计
• 6.3 温度控制系统软件设计
• 7 结论与展望
• 7.1 本文的主要工作和结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 参考文献