预测pid控制理论及其在烘丝机中的应用

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1、海人学坝}．学位论立摘要烘丝筒是具有较大热容的大滞后系统，出口烟丝水份含量相对于输入变量具有较强的非线性和滞后性；又由于入口烟丝水份含量波动等干扰，运用常规的PID算法难以达到期望的控制效果。本文采用预测PID控制算法对烟丝含水率控制系统进行改造，利用预测PID摔制器的预测控制功能和PID控制功能，降低了出口烟丝水份含量的波动幅度，降低了“干头干尾”的数量，提高了卷烟生产质量。本论文课题米源于上海卷烟厂烟丝烘干项目，主要研究预测PID控制理论及其在烘丝烘干中的应用。本文分析了原有控制方式(数学模型结合PID控制)的不足之

2、处，提出了应用预测PID控制方法对烟丝含水率控制系统进行改造，分别对控制过程的头部、中部和尾部进行控制。首先，对预测PID控制理论进行了研究。阐述了预测控制的基本原理、分类以及存在的问题。重点介绍了预测PID控制算法的基本原理及推导过程。最后对几种不刚控制对象的预N4PID控制器结构给出了推导。接着，介绍了模型辨识的基本理论及几种建模方法。采用非参数模型辨识方法对控制过程进行建模，同时对所建立的模型进行了仿真。仿真结果表明，在于扰、噪音存在和模型失配的情况下，预测PID控制器仍然具有良好的控制性能，是‘种值得在实际工程中

3、推广应用的新型拧制器。最后，采用预测PID控制方法对烘丝筒划丝烘干系统进行设计。分析了原有控制系统的不足，应用了预测PID控制系统。介绍了控制系统的软件流程及硬件构成，并给出了实际运行效果。实际的运行效果表明：与原有的控制系统相比较，预测PID控制系统具有更高的自适应性，更强的自学习能力，而且具有较强的抗干扰性。预测PID控制器具有良好的控制性能及鲁棒控制性能。关键词：烟丝烘干预测PID控制HAUNI烘丝机MATLAB／SinmlinkV海人学坝l等j位论文ABSTRACTThedryingcylinderisalarg

4、etimedelaysystemwithlargeheatcapacity,sothereisstrongnonlinearityandlongtimelagbetweenthemoisturecontentofcuttobaccoandtheinputvariations；atthesametime，thereissomedisturbancesuchasthefluctuationofmoisturecontentoftheenteringcuttobacco，Sothenatureofthedryingcylind

5、erprecludedtheconventionalPIDalgorithmfromattainingtheexpectedresultsThepredictivePIDcontrolalgorithmisusedtoimprovethemoisturecontentcontrollingsysteminthispaper．BymeansofthepredictivecontrolfunctionandPIDcontrolfunction，thefluctuationrangeofmoisturecontentofcut

6、tobaccowasdecreased，theamountofover—driedcuttobaccoduringstartandfinishofdryingoperationwerereduced，andcigarettequalitywasimproved．Fromaprojectoftobacco-dryinginShanghaiCigaretteFactory，thispaperfi)cusesonthestudyofPredictivePIDcontroltheoryanditsapplicationintob

7、acco-dryingmachine．Thedisadvantageofformercontrolmethod(mathematicmodelandPID)isanalyzedinthispaper．ThepredictivePIDcontrolmethodisusedtoimprovethemoisturecontentcontrollingsystem．Thewholecontrolprocessincludes：startperiod，middleperiodandfinishperiod．Firstly,thep

8、redictivePIDcontroltheoryisstudied．Thebasicprinciple，classificationanddisadvantageareexpatiated．Thebasicprincilc)leanddeductionofpredictivePIDalgorithmarefocus