智能控制理论及应用大作业课件.ppt

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1、干馏炉温度模糊控制研究专业：控制理论与控制工程姓名：啦啦学号：0000000摘要干馏过程的控制对象模型串级PID控制模糊PID控制系统仿真及结果分析摘要油页岩干馏工业越来越受到人们的重视。其干馏控制效果的优劣直接影响页岩油的产量，而温度控制又是页岩干馏炉控制系统中的关键环节，因此页岩炼油过程中的温度控制具有十分重要的现实意义。由于干馏炉温度控制系统具有惯性、滞后和难以获得精确数学模型等特点，本文在串级PID控制的基础上引入模糊控制，作为智能控制算法应用于干馏炉温度控制系统，构成模糊PID控制器来整定温度控制系统主控回路的PID参数，这样既保持了PID控制器的结构简单、适应性强的优点，又

2、能在线调整PID控制器的参数，以适应页岩干馏过程模型参数的变化。最后通过Matlab仿真，分析了模糊PID控制器的动态响应和抗干扰能力，并与传统串级PID控制进行比较。结果表明，设计的模糊PID控制器超调量较小，调节时间短，抗干扰能力较好，能达到较好的控制效果。干馏炉的工艺流程图干馏过程的控制对象模型串级PID控制随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。串级控制是一种易于实现且效果又较好的控制方法，在生产过程中的应用也比较普遍。串级控制系统框图：干馏炉温度串级PID控制缺陷：在实际应用中，很多工业过程都具有高阶、非线性、大迟延及时变等

3、特性，给以精确数学模型为基础的现代控制理论的应用带来了困难。PID控制器的参数整定必须相对于某一模型己知、系统参数已知的系统，但事实上大多数的生产过程都具有非线性和时变性，其特性随时间的变化而变化，而且干扰因素较多，当模型参数或者工况发生变化，运行人员要根据经验来改变参数，工程上通常用试凑法进行整定，需要反复试验，反复试凑工作量比较大，消耗大量的时间和精力，虽然这样在一定程度上也能满足运行要求，但是不可避免地存在盲目性。所以有必要研究智能控制技术手段与PID控制相结合来控制较复杂的工业过程。模糊PID控制为了实现ATP干馏炉干馏区温度的无差控制，将模糊控制器与PID控制器结合在一起。以

4、温度的偏差e和偏差变化率ec作为输入，根据偏差的特征，找出PID参数与温度偏差e、偏差变化率ec之间的模糊关系，在运行中不断检测e与ec，根据模糊规则对三个参数进行修改，来满足不同e与ec对控制参数的不同要求，使干馏过程具有良好的动态和静态性能，进而获得更加满意的控制效果。温度控制回路模糊PID控制器的设计ATP炉温度控制系统采用的模糊PID结构如图：模糊控制器的设计包括：控制系统的模糊概念的确定，包括论域、模糊集合；输入精确量的模糊化过程，确定隶属度函数；确定模糊控制规则；模糊推理；完成模糊量到精确量的转化。模糊PID算法流程图温度控制模糊PID控制器的输入输出参数设计NBNMNSZ

5、OPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMPSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNBNBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMPSZOZONMNBNBNMNSPSZOZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNMNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPBPMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB系统仿真及结果分析1.串级PID控制仿真框图串级PID参数的比较串级PID的响应曲线：组1100.31

6、00.150.1229.20.2100.150.12370.17100.150.12模糊控制器设计模糊规则显示模糊PID的响应曲线：两种控制方法性能指标比较：引入干扰的温度响应曲线：控制方法串级PID控制1984008.9模糊PID控制1903501.9从图中可以看出，加入一个扰动信号后，模糊PID控制器的调节时间短，恢复设定值的时间较快，抗干扰性能较好。从以上仿真图可以看出，针对温度这样一个时变的非线性的复杂系统，模糊PID控制器的超调小，调节时间短，控制效果较好。模糊PID控制方法是在模糊控制和PID控制的基础上，进行系统仿真，取得了较好的效果，其自适应能力和抗干扰能力都有所增强。

7、通过对目前系统中所出现的问题，采用模糊PID的控制方法，并且建立了仿真模型。仿真研究表明：本文的控制算法能实现较好的跟踪性能，当出现干扰时系统能较快的恢复稳定，具有一定的抗干扰能力。