改进的模糊Smith控制在大滞后系统中仿真与试验研究

论文摘要

大滞后是工业生产过程中的一种常见而又较难控制的对象特性。为克服滞后的影响，本文将模糊控制与改进的Smith预估方法相结合，用新设计的控制器来代替传统的调节器，以AE2000过程控制装置为对象，建立了仿真数学模型，从仿真到试验进行了全面的研究。在Matlab仿真软件中建立常规PID控制，Smith控制，IMC-Smith控制以及改进的模糊Smith控制的仿真模型，计算并调整控制器中对控制性能有影响的各个参数，在模型匹配与失配以及有无干扰的情况下将几种控制器的控制效果与改进的模糊Smith控制效果进行比较和调整。在浙江中控公司研发的JX-300XP装置的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语言对改进的模糊Smith控制算法的编程设计，进行相关的控制试验并调试，在实际运行中解决了常规控制中存在的若干问题。试验结果表明，无论在Matlab仿真环境中还是在DCS实际应用中，改进的模糊Smith控制都具有良好的动静态特性及较高的鲁棒性和抗扰性。本文工作改变了AE2000过程控制装置仅限于常规PID控制的状态，扩展了JX-300XP系统的功能，仿真与试验研究均收到了良好的效果。

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 本论文的主要研究工作
• 第2章 实验对象与 DCS 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 控制站组态
• 2.3.2 操作站组态
• 第3章 改进的模糊 Smith 控制理论
• 3.1 IMC-Smith 控制器的设计
• 3.1.1 Smith 控制
• 3.1.2 IMC-Smith 控制
• 3.2 模糊控制
• 3.3 改进的模糊 Smith 控制
• 3.4 改进的模糊 Smith 控制的仿真研究
• 3.4.1 过程对象锅炉夹套的建模
• 3.4.2 模糊控制器设计
• 3.4.3 改进的模糊 Smith 控制 SIMULINK 仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 DCS 中应用改进的模糊 Smith 控制
• 4.1 自定义系统组态
• 4.2 自定义操作组态
• 4.3 试验调试
• 4.3.1 滤波器时间常数初始值 t0取不同值
• 4.3.2 输出比例因子 KKt取不同值
• 4.3.3 误差变化量化因子 Kec取不同值
• 4.3.4 误差量化因子 Ke取不同值
• 4.4 常规 PID 调节
• 4.5 本章小结
• 第5章 改进的模糊 Smith 控制对双容水箱的控制仿真与试验
• 5.1 双容水箱液位改进的模糊 Smith 控制的 SIMULINK 仿真
• 5.2 双容水箱液位在 DCS 中的试验研究
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间担任的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介
• 附录