基于粒子群算法的电热炉温度系统建模和优化控制
发布时间：2021-01-03 11:35
电热炉是工业过程控制、科学实验中典型的被控对象。提高电热炉温度控制的精度对提高产品品质、保障生产安全来说至关重要。因电热炉温度系统具有大滞后、升温单向性和时变性等特点,应用传统的控制手段很难达到理想的效果。因此,研究它的先进控制方法非常必要。本文的主要内容就是借助于粒子群算法,研究电热炉温度系统建模及优化控制方法。本文首先介绍了课题组研制的一款微型电热炉实验装置,详细阐述了设计思路、控制系统组成及工作原理,它由直流电压驱动加热,体积小,安全系数高,控制系统采用加拿大Quanser公司生产的Quarc控制平台,与MATLAB/Simulink无缝连接,开放性高,是理想的科学实验、学生实训的研发平台。由于大滞后特性,直接在实验装置上进行控制方案实施及参数整定耗时较长,可先建模并在仿真系统上优化方案及参数然后再在装置上实施,会提高效率、减少实验成本。基于该目的,本文研究了电热炉温度系统建模方法,根据系统开环响应实验数据,确定了两个一阶惯性环节串联加滞后环节的模型结构,然后利用粒子群优化模型中的静态增益常数及两个惯性环节的时间常数,使建立的模型能更真实地模拟系统运动特性。其次,在仿真系统中设计...
【文章来源】：吉林化工学院吉林省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的
8图2.1电热炉和电气控制图2.2.2热电阻温度传感器一般用来检测和传递温度信号，在温度控制系统中广为存在和使用。目前市场上采用较多的是热电阻传感器。由于其测量精度高、测量范围大，在温度控制系统中得到了快速的发展和应用。热电阻是常用的测温元件，在中低温地区较为普遍使用。热电阻温度测量的原理是根据金属导体的电阻值随温度的升高而增加来测量温度的。其主要优点是精度高、性能稳定。其中，铂热敏电阻的精度最高。其不仅常常应用于生产生活温度测量，而且还成为标准参考仪器。本课题选择使用Pt100热电阻对电热锅炉的温度进行测量和传送。Pt100是铂热电阻，它的阻值与温度成正比。用T表示温度，R表示电阻阻值，两者的关系近似可表示为：T=2.597R。2.2.3QUARC控制平台QUARC软件是Quanser基于MATLAB/Simulink开发的一款强大工具，用于简化制定和部署复杂的实时机电一体化控制应用过程。QUARC从Simulink仿真设计控制器中直接生成实时代码，实时运行在Windows系统上，全部过程不需要数字信号处理或写代码。QUARC与Quanser的研发平台完美的结合几乎可以实现任何算法。QUARC结合Quanser的功放和数据采集卡组成一个RCP和HIL仿真开发环境，可用于通信、控制、信号处理、图像处理、视频处理等。QUARC集合了广泛的功能，其快速控制
8图2.1电热炉和电气控制图2.2.2热电阻温度传感器一般用来检测和传递温度信号，在温度控制系统中广为存在和使用。目前市场上采用较多的是热电阻传感器。由于其测量精度高、测量范围大，在温度控制系统中得到了快速的发展和应用。热电阻是常用的测温元件，在中低温地区较为普遍使用。热电阻温度测量的原理是根据金属导体的电阻值随温度的升高而增加来测量温度的。其主要优点是精度高、性能稳定。其中，铂热敏电阻的精度最高。其不仅常常应用于生产生活温度测量，而且还成为标准参考仪器。本课题选择使用Pt100热电阻对电热锅炉的温度进行测量和传送。Pt100是铂热电阻，它的阻值与温度成正比。用T表示温度，R表示电阻阻值，两者的关系近似可表示为：T=2.597R。2.2.3QUARC控制平台QUARC软件是Quanser基于MATLAB/Simulink开发的一款强大工具，用于简化制定和部署复杂的实时机电一体化控制应用过程。QUARC从Simulink仿真设计控制器中直接生成实时代码，实时运行在Windows系统上，全部过程不需要数字信号处理或写代码。QUARC与Quanser的研发平台完美的结合几乎可以实现任何算法。QUARC结合Quanser的功放和数据采集卡组成一个RCP和HIL仿真开发环境，可用于通信、控制、信号处理、图像处理、视频处理等。QUARC集合了广泛的功能，其快速控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡目标值的非线性PID对自治水下机器人变深运动的稳定控制[J]. 马艳彤,郑荣,于闯. 控制理论与应用. 2018(08)
[2]抽水蓄能机组复杂空载工况增益自适应PID控制[J]. 赵志高,周建中,张勇传,李超顺,许颜贺,郑阳. 电网技术. 2018(12)
[3]非线性PID控制器研究-比例分量的非线性方法[J]. 胡包钢. 自动化学报. 2006(02)
[4]利用非线性特性改进PID控制律[J]. 韩京清. 信息与控制. 1995(06)
[5]非线性PID控制器[J]. 韩京清. 自动化学报. 1994(04)
硕士论文
[1]基于非线性PID的永磁直线同步电机控制策略研究[D]. 晏东.华侨大学 2018
[2]基于PLC的智能PID方法研究与实现[D]. 沈乾坤.西安理工大学 2017
[3]粒子群算法的改进及其在PID参数整定中的应用[D]. 王博华.湖南大学 2017
[4]基于电加热炉温度的预测函数控制系统[D]. 徐卫德.杭州电子科技大学 2017
[5]电加热锅炉温度控制系统的设计及实现[D]. 余昌源.内蒙古大学 2014
[6]分布式电热锅炉控制系统的研究[D]. 王华.南京理工大学 2013
[7]电锅炉温度控制算法的研究与应用[D]. 高小凤.太原科技大学 2013
[8]基于模糊预测控制的电锅炉供热控制系统研究[D]. 房明.东北大学 2012
[9]智能预测控制在电热锅炉供暖系统中的应用研究[D]. 郭艳英.东北大学 2012
[10]模糊控制技术在电热锅炉温度控制系统中的应用研究[D]. 王丽娟.湖南大学 2007
本文编号：2954913
【文章来源】：吉林化工学院吉林省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的
8图2.1电热炉和电气控制图2.2.2热电阻温度传感器一般用来检测和传递温度信号，在温度控制系统中广为存在和使用。目前市场上采用较多的是热电阻传感器。由于其测量精度高、测量范围大，在温度控制系统中得到了快速的发展和应用。热电阻是常用的测温元件，在中低温地区较为普遍使用。热电阻温度测量的原理是根据金属导体的电阻值随温度的升高而增加来测量温度的。其主要优点是精度高、性能稳定。其中，铂热敏电阻的精度最高。其不仅常常应用于生产生活温度测量，而且还成为标准参考仪器。本课题选择使用Pt100热电阻对电热锅炉的温度进行测量和传送。Pt100是铂热电阻，它的阻值与温度成正比。用T表示温度，R表示电阻阻值，两者的关系近似可表示为：T=2.597R。2.2.3QUARC控制平台QUARC软件是Quanser基于MATLAB/Simulink开发的一款强大工具，用于简化制定和部署复杂的实时机电一体化控制应用过程。QUARC从Simulink仿真设计控制器中直接生成实时代码，实时运行在Windows系统上，全部过程不需要数字信号处理或写代码。QUARC与Quanser的研发平台完美的结合几乎可以实现任何算法。QUARC结合Quanser的功放和数据采集卡组成一个RCP和HIL仿真开发环境，可用于通信、控制、信号处理、图像处理、视频处理等。QUARC集合了广泛的功能，其快速控制
8图2.1电热炉和电气控制图2.2.2热电阻温度传感器一般用来检测和传递温度信号，在温度控制系统中广为存在和使用。目前市场上采用较多的是热电阻传感器。由于其测量精度高、测量范围大，在温度控制系统中得到了快速的发展和应用。热电阻是常用的测温元件，在中低温地区较为普遍使用。热电阻温度测量的原理是根据金属导体的电阻值随温度的升高而增加来测量温度的。其主要优点是精度高、性能稳定。其中，铂热敏电阻的精度最高。其不仅常常应用于生产生活温度测量，而且还成为标准参考仪器。本课题选择使用Pt100热电阻对电热锅炉的温度进行测量和传送。Pt100是铂热电阻，它的阻值与温度成正比。用T表示温度，R表示电阻阻值，两者的关系近似可表示为：T=2.597R。2.2.3QUARC控制平台QUARC软件是Quanser基于MATLAB/Simulink开发的一款强大工具，用于简化制定和部署复杂的实时机电一体化控制应用过程。QUARC从Simulink仿真设计控制器中直接生成实时代码，实时运行在Windows系统上，全部过程不需要数字信号处理或写代码。QUARC与Quanser的研发平台完美的结合几乎可以实现任何算法。QUARC结合Quanser的功放和数据采集卡组成一个RCP和HIL仿真开发环境，可用于通信、控制、信号处理、图像处理、视频处理等。QUARC集合了广泛的功能，其快速控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]过渡目标值的非线性PID对自治水下机器人变深运动的稳定控制[J]. 马艳彤,郑荣,于闯. 控制理论与应用. 2018(08)
[2]抽水蓄能机组复杂空载工况增益自适应PID控制[J]. 赵志高,周建中,张勇传,李超顺,许颜贺,郑阳. 电网技术. 2018(12)
[3]非线性PID控制器研究-比例分量的非线性方法[J]. 胡包钢. 自动化学报. 2006(02)
[4]利用非线性特性改进PID控制律[J]. 韩京清. 信息与控制. 1995(06)
[5]非线性PID控制器[J]. 韩京清. 自动化学报. 1994(04)
硕士论文
[1]基于非线性PID的永磁直线同步电机控制策略研究[D]. 晏东.华侨大学 2018
[2]基于PLC的智能PID方法研究与实现[D]. 沈乾坤.西安理工大学 2017
[3]粒子群算法的改进及其在PID参数整定中的应用[D]. 王博华.湖南大学 2017
[4]基于电加热炉温度的预测函数控制系统[D]. 徐卫德.杭州电子科技大学 2017
[5]电加热锅炉温度控制系统的设计及实现[D]. 余昌源.内蒙古大学 2014
[6]分布式电热锅炉控制系统的研究[D]. 王华.南京理工大学 2013
[7]电锅炉温度控制算法的研究与应用[D]. 高小凤.太原科技大学 2013
[8]基于模糊预测控制的电锅炉供热控制系统研究[D]. 房明.东北大学 2012
[9]智能预测控制在电热锅炉供暖系统中的应用研究[D]. 郭艳英.东北大学 2012
[10]模糊控制技术在电热锅炉温度控制系统中的应用研究[D]. 王丽娟.湖南大学 2007
本文编号：2954913
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