模糊内模控制在导热油炉控制系统中的应用研究

发布时间：2017-08-21 02:27

  本文关键词：模糊内模控制在导热油炉控制系统中的应用研究

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【摘要】：时滞现象广泛存在于工业生产中,并且较难控制,严重影响着工业生产,许多学者致力于改善解决这个问题。导热油炉控制系统采用PLC作为控制器,用上位机组态软件进行控制和监控,但在该控制系统中,温度控制具有典型的大时滞特性,采用传统的PID控制难以达到满意的控制效果。通过对克服大时滞特性的几种算法分析得出：内模算法设计简单、调节性能好,能很好地克服大滞后问题,消除不可测干扰的影响,但对模型要求比较严格；而模糊算法不需要精确的数学模型,但对大滞后问题效果较差,存在稳态误差。论文整合模糊算法和内模算法的优点,将模糊算法和内模算法结合起来,设计出模糊内模PID控制算法解决大时滞特性控制问题。在MATLAB仿真软件中建立常规PID、模糊PID和模糊内模PID的三种仿真模型进行仿真,将三种控制算法的控制效果进行比较。仿真结果表明,模糊内模PID算法和模糊PID算法与常规PID算法相比具有明显优越性：响应更迅速、调节时间更短、超调更小、稳定精度更高、抗干扰能力及鲁棒性更强。同时,仿真结果还证实和模糊PID算法相比,模糊内模PID算法具有更好的控制性能,能够取得更好的控制效果。最后,将模糊内模控制算法应用到实际的控制系统之中,取得了令人满意的控制效果。
【关键词】：导热油炉 模糊内模PID控制 时滞系统 PLC 组态软件
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TE97
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题的来源及意义8-9
• 1.2 滞后控制策略的研究分析9-12
• 1.2.1 PID控制9-10
• 1.2.2 Smith预估控制及其改进算法10-11
• 1.2.3 模糊控制11
• 1.2.4 内模控制11-12
• 1.3 含时滞过程控制的发展趋势12-13
• 1.4 论文内容安排13-14
• 第二章 控制装置与控制系统组成14-36
• 2.1 导热油炉控制装置介绍14-16
• 2.1.1 导热油炉系统简介14-15
• 2.1.2 导热油炉系统组成15-16
• 2.2 PLC控制器介绍16-27
• 2.2.1 PLC的特点16-18
• 2.2.2 PLC的硬件结构和选择18-22
• 2.2.3 STEP7程序结构和设计22-24
• 2.2.4 PLC的工作原理24-27
• 2.3 WINCC监控软件系统27-36
• 2.3.1 WINCC简介27
• 2.3.2 WINCC的性能特点27-28
• 2.3.3 WinCC的系统结构和选件28
• 2.3.4 WinCC与PLC通信28-30
• 2.3.5 导热油炉温度控制系统监控功能实现30-36
• 第三章 模糊内模PID控制理论36-46
• 3.1 模糊控制理论和模糊PID控制器设计36-41
• 3.1.1 模糊控制概述36
• 3.1.2 模糊控制基本原理36-37
• 3.1.3 模糊控制器设计37-41
• 3.1.4 模糊PID控制器结构41
• 3.2 内模控制理论和模糊内模PID控制器设计41-46
• 3.2.1 内模控制理论41-43
• 3.2.2 模糊内模PID控制器结构43-46
• 第四章 基于MATLAB的先进控制仿真46-58
• 4.1 PID控制器设计及仿真46-47
• 4.2 模糊PID控制器设计及仿真47-52
• 4.2.1 模糊控制的MATLAB实现47-49
• 4.2.2 模糊PID控制器设计49-51
• 4.2.3 模糊PID控制器模型构建及仿真51-52
• 4.3 模糊内模控制器设计及仿真52-55
• 4.3.1 模糊内模控制器设计52-53
• 4.3.2 模糊内模控制器模型构建及仿真53-55
• 4.4 仿真结果比较和结论55-58
• 第五章 模糊内模控制在工程中的实现58-62
• 5.1 MATLAB与WinCC通信的实现58-60
• 5.1.1 OPC通讯技术58
• 5.1.2 WinCC与MATLAB数据通信的实现58-60
• 5.2 模糊内模算法在工程中的应用60-62
• 第六章 总结和展望62-64
• 6.1 课题总结62-63
• 6.2 课题展望63-64
• 参考文献64-68
• 发表论文和参加科研情况说明68-70
• 致谢70

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本文编号：710311