模糊PID控制在工业色谱仪温控系统中的应用

发布时间：2017-05-30 01:00

  本文关键词：模糊PID控制在工业色谱仪温控系统中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业色谱仪为在线分析仪器，广泛应用于化工、石油、钢铁等行业的过程领域，其智能化、网络化对实现相关过程的质量目标控制，提高生产效率具有重大意义。目前，大多数中型企业使用的工业色谱仪仍为进口产品。南京分析仪器厂和我校正在研制的CX8800工业色谱仪具有双炉多流路防爆智能化处理、自诊断、自动化水平等性能。该项目为南京市科技局2002年度科技攻关项目，该仪器的智能测控系统研究为江苏省85攻关项目，本项目研究实现促进了高性能工业色谱仪的国产化和智能化的发展。该课题研究中针对双炉及熔化炉的三个控制对象的高精度测控要求，实现智能化数字控制，控制范围为60℃～200℃，在线色谱分析要求有长期控制精度±0.03℃。 由于防爆性能的要求，CX8800的电气箱体和分析箱体全部采用压缩空气充压的正压结构，受季节及日温差变化的影响，压缩空气的温度变化及其压力的改变均对双炉及熔化炉的对象传递产生重大影响，实验证明，该特性具有很强的非线性和时变性。 本课题研究主要包括用于嵌入式PC／104测控系统中的测控温回路的硬件设计和智能PTD控制设计。为适应高精度要求设计采用了pt1000高性能测温元件，IC集成电路控制，控温元件选择过零固态继电器，以避免电源高次谐波对分析检测回路的影响。根据电源和接地系统干扰、静电感应和电磁感应、I／O通道干扰的不同情况，分别采用了不同的抗干扰措施，尽量减小外界系统的干扰。并进一步在软件设计中，对采样信号采用小波非线性阈值滤波以提高采样信号的信噪比，为高精度的温度控制提供了必备条件。在智能PID控制设计中，通过改进常规模糊PID控制器的结构及模糊控制规则，构成变系数模糊PID参数自整定控制器，从而实现了PID参数的在线调整。实验证明，，变系数模糊PID参数自整定控制器比常规PID控制器和BP神经网络PID整定控制器有更高的控制精度，且达到了设计要求。
【关键词】：参数整定 模糊控制 PID控制 高精度控制 阈值去噪
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH833
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 PID参数自整定在控制领域中的重要性及发展状况7-9
• 1.2 模糊控制在控制领域中的应用现状9-11
• 1.3 本课题的主要研究工作11-13
• 第二章 温度控制系统硬件设计13-21
• 2.1 系统的组成的基本工作原理13
• 2.2 检测部件13-15
• 2.3 A／D转换芯片的选择15
• 2.4 82C54的内部结构15-17
• 2.5 固态继电器17-19
• 2.5.1 固态继电器的分类及其工作原理17-19
• 2.6 系统抗干扰设计19-20
• 2.6.1 电源和接地系统干扰及抗干扰措施19
• 2.6.2 静电感应和电磁感应干扰及抗干扰措施19
• 2.6.3 I／O通道干扰及抗干扰措施19-20
• 2.7 小结20-21
• 第三章 温度控制系统软件设计21-28
• 3.1 采样及滤波模块21-25
• 3.1.1 小波非线性阈值滤波21-22
• 3.1.2 小波去噪原理22
• 3.1.3 小波阈值的选取22-24
• 3.1.4 数字采样及滤波的实现24-25
• 3.2 数字输出模块25-26
• 3.3 控制算法的实现26-27
• 3.4 小结27-28
• 第四章 工业色谱仪温控系统的PID参数自整定28-46
• 4.1 工业色谱仪温控系统简介28-29
• 4.2 工业色谱仪温控器的特点29-31
• 4.2.1 复杂件29-31
• 4.2.2 控制精度31
• 4.3 PID工业色谱仪温控系统PID参数自整定31-45
• 4.3.1 控制算法理论31-33
• 4.3.2 PID控制器参数整定方法33-41
• 4.3.3 PID参数自整定各种方法的适应性41-44
• 4.3.4 工业色谱仪温控系统PID基本值的整定44-45
• 4.4 小结45-46
• 第五章 基于Fuzzy的PID参数自调整控制器设计46-60
• 5.1 PID控制器参数模糊调整原理46-48
• 5.2 参数调整知识的Fuzzy调整模型48-52
• 5.2.1 PID参数对系统性能的影响48-50
• 5.2.2 PID参数Fuzzy调整模型的建立50-52
• 5.3 输入输出变量的Fuzzy化52-54
• 5.3.1 E、EC的模糊化53
• 5.3.2 K_P、K_I、K_D的模糊化53-54
• 5.4 Fuzzy合成推理算法及调整决策54-59
• 5.4.1 合成推理算法54-55
• 5.4.2 控制规则55-56
• 5.4.3 模糊关系R的求取56-57
• 5.4.4 PID控制参数K_p的Fuzzy集的求取57-58
• 5.4.5 PID参数K_p的解模糊判58-59
• 5.5 小结59-60
• 第六章 PID参数自整定的仿真与优选60-69
• 6.1 仿真软件简介60-61
• 6.2 PID参数自整定控制61
• 6.3 基于BP神经网络的PID参数自整定控制器61-66
• 6.3.1 控制器结构61-62
• 6.3.2 网络结构及前向计算62-64
• 6.3.3 反向计算64
• 6.3.4 算法步骤64-65
• 6.3.5 工业色谱仪温控系统的仿真65-66
• 6.4 模糊PID控制66-68
• 6.5 小结68-69
• 第七章 总结与展望69-71
• 7.1 本文主要研究内容及结论69
• 7.2 本文主要创新点69-70
• 7.3 后续研究展望70-71
• 攻读硕士学位期间研究成果71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 付纳科;阵列光收发模块温度控制系统的研究[D];电子科技大学;2011年

2 韩林;基于LM3S系列ARM的便携式气相色谱仪控制系统研究[D];西华大学;2011年

3 邢俊红;基于模糊PID控制理论的半导体激光器温控系统的研究[D];西安理工大学;2006年

4 陶德慧;磁悬浮列车悬浮间隙传感器关键技术研究[D];上海交通大学;2007年

5 李林航;基于DSP的模糊PID控制器的研究[D];西华大学;2007年

6 张素;温度PCR仪的研究[D];河北农业大学;2008年

7 伍浩坤;超窄带单纵模光纤激光器泵浦源控制技术研究[D];华南理工大学;2010年

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本文编号：406010