模糊免疫PID算法研究及其对膨胀机温度的控制

发布时间：2017-07-04 21:09

  本文关键词：模糊免疫PID算法研究及其对膨胀机温度的控制

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【摘要】：近些年来,膨胀机因为其高效、便于掌握、对外界环境要求低等特性,被越来越广泛地应用到工业生产中。油气初加工系统中,包含着许多设备,膨胀机就是其中比较关键的一个。膨胀机是深冷装置的关键制冷设备,其运行状态是否良好,与深冷装置的产量高低与质量好坏有着直接的关系。在膨胀机中,气体进行绝热膨胀,对外做功而耗损自身的内能,膨胀机便是通过这一原理来实现其功能,使气体的压力和温度巨幅下降从而实现制冷与降温的目的。因此膨胀机的温度控制至关重要。常规PID控制器对温度控制系统的控制效果并不完美,控制过程中可能会遇到许多问题,如超调大,调节时间长,甚至稳定性差与时间延迟等。对于这些系统,由于其太过复杂,没有精确的数学模型,传统的PID控制器的控制性能较差。参数的改变或者负载的不确定性,很容易导致传统PID控制器的控制效果无法满足高性能的要求。1.针对常规PID控制、模糊控制以及免疫反馈控制,本文首先对他们目前的发展和研究情况分别做出阐述,并对他们的优势与不足进行概括分析。2.基于三种控制方式的优缺点对模糊免疫PID控制器算法和设计进行详细研究。模糊免疫PID控制器具有布局简单、参数易调整等特点。针对膨胀机温度控制系统的特性,分别采用传统的PID控制算法、模糊PID控制算法、模糊免疫PID控制算法,设计对应的控制器,并进行了详细的分析。3.以简化的膨胀机模型为控制对象,运用MATLAB语言,采用模糊免疫PID控制算法对膨胀机温度控制系统实行仿真分析,并与传统PID控制算法、模糊PID控制算法的仿真结果进行对比。对比表明,模糊免疫PID算法具有强鲁棒性、强抗干扰性和良好的动、静态性能,在实际工业生产应用中具有一定的参照价值。
【关键词】：膨胀机 PID控制 模糊控制 免疫反馈控制 MATLAB仿真
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TB653
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 膨胀机温度控制的目的和意义10
• 1.2 膨胀机温度控制的研究概况10-12
• 1.2.1 膨胀机工作原理10-11
• 1.2.2 膨胀机控制方案11-12
• 1.3 智能控制技术的研究与应用12-16
• 1.3.1 PID控制13
• 1.3.2 模糊控制13-14
• 1.3.3 人工免疫系统14-16
• 1.4 MATLAB概述16
• 1.5 本文主要工作16-18
• 第二章 控制算法原理18-29
• 2.1 PID控制算法分析18-21
• 2.1.1 常规PID控制原理18-20
• 2.1.2 PID控制的特点及改进思路20-21
• 2.2 模糊控制算法分析21-24
• 2.2.1 模糊控制算法的基本原理21-23
• 2.2.2 模糊控制算法的特点23-24
• 2.3 免疫系统分析24-28
• 2.3.1 免疫系统的生物学机理24-25
• 2.3.2 免疫系统的特点25-26
• 2.3.3 基于免疫应答的免疫算法机制26-27
• 2.3.4 免疫反馈控制算法27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 模糊自适应PID控制器的设计29-38
• 3.1 PID控制算法的选择29-30
• 3.2 模糊控制器设计的基本方法30-33
• 3.2.1 模糊控制器的结构设计30-31
• 3.2.2 模糊控制规则的设计31-32
• 3.2.3 基于遗传算法的改进优化32-33
• 3.3 模糊自适应PID控制器的设计33-37
• 3.3.1 控制器的结构33-34
• 3.3.2 模糊化34-35
• 3.3.3 模糊控制规则35-36
• 3.3.4 去模糊化36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 模糊免疫PID控制器的设计38-45
• 4.1 免疫系统的理论38-39
• 4.2 免疫PID控制器的实现39
• 4.3 免疫反馈规律的模糊自调整39-42
• 4.4 模糊免疫自适应PID控制器的设计42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 控制算法的仿真研究45-53
• 5.1 膨胀机的基础建模45-46
• 5.2 仿真模型及条件46-48
• 5.2.1 仿真模型46-48
• 5.2.2 仿真条件的选取48
• 5.3 仿真与分析48-51
• 5.4 结论分析51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 发表文章目录58-59
• 致谢59-60

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本文编号：519324