温度日系之先进控制对策分析

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1、温度日系之先进控制对策分析1过程控制实验环境介绍1.1过程控制实验室介绍过程控制实验室是由六套PCT系列过程控制实验系统装置组成。PCT系列过程控制实验系统装置由被控对象和控制台组成，通过手动或计算机控制，可以将被控对象转变成不同特性的过程控制对象，因此，在此基础上可以进行简单的温度、压力、流量、液位的单回路控制，而且也可以进行一系列复杂控制系统实验如:变比值控制、Simth预估控制、解耦控制、三容液位控制、换热器温度控制等。总之，此实验装置可以非常好地满足过程控制课程实验的要求。1.1.1实验装置特点1)装置由控制对象、控制屏、计算机三部分组成，也可以把控制屏换成DCS(分

2、散控制系统)，对象布局合理，造型美观大方。2)真实性、直观性、综合性强，控制对象元件全部于工业现场。控制屏正面有完整的系统结构图案，便于学生系统接线。3)参数全面，涵盖了液位、流量、压力、温度等典型的热工量参数。4)PCT系列过程控制实验装置具有控制参数和控制方案的多样化。该装置可通过对其管路上的阀门(电磁阀)切换和对模拟信号接线板上信号的连接组合，可构成数十种过程控制实验。电磁阀可以手动和自动控制。5)在PCT系列过程控制实验装置中充分考虑了工业自动化专业的大纲要求，完全能满足教学实验、课程设计、毕业设计的需要，同时学生可自行设计实验方案，进行综合性、创造性过程控制系统实验

3、的设计、调试、分析，培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力。6)可为学校教师和研究生进行复杂控制系统的计算机控制算法的研究工作提供一个实实在在的物理模型[1]。1.1.2实验装置训练内容1)自动化仪表的使用，其中包括检测仪表、变送单元、执行单元和控制仪表。2)测定控制对象特性的方法。3)变频器的基本工作原理和初步使用。4)单回路控制系统的参数整定。5)复杂控制系统的参数整定。6)控制参数对控制系统品质指标的影响。7)控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力。8)了解计算机控制系统的组成。9)了解牛顿模块的分类、使用以及RS-485通讯原理。10)学习组态王控

4、制软件的功能、使用和编程。2双层加热筒的建模和控制算法的选取2.1双层加热筒建模多变量系统辨识是建立在单变量系统辨识的基础之上，但又不同于单变量系统辨识。主要是因为多变量系统之间存在耦合，耦合关系的改变会影响所有关联传递函数的改变，因此多变量系统的模型往往呈现较强的非线性特点。为了得到系统的数学模型，通常假设系统的模型在某个较小的范围内是不变的，从而可以通过实验采集数据，建立系统的数学模型[8,9]。单变量系统辨识的方法有很多，单变量系统辨识的方法往往也可以推广到多变量系统辨识。文献[10]介绍了一种采用联合实验法进行试验，并用IV(InstrumentalVariable)

5、法辨识模型参数的方法，克服了多变量辨识过程中因有色噪声的存在而引起的最小二乘法非无偏一致估计的问题，提高了系统辨识的准确性。文献[11]介绍了一种在闭环条件下多变量系统辨识的方法，通过两段随机梯度辨识算法，利用中间模型将闭环问题转化成两个开环问题，并基于随机梯度算法和递推辨识原则，用最速下降法极小化预测误差来得到参数估计。本算法计算方便，适用于闭环多变量系统的在线辨识。文献[12]介绍了一种基于递推算法的时变多变量系统辨识的方法，该方法可以大大减小了时变多变量系统辨识的计算量。由于双层加热筒的耦合系数随内外筒给定和温度的变化呈现较强的非线性特性，建立出来的数学模型适应对象特性

6、的范围很小，再精确的模型意义不是太大。因此本文采用一种比较简单的多变量系统辨识方法即:在内外筒在初始给定下稳定后，给其中一个加一个阶跃响应，每隔2min取一次内外筒温度值，之后采用最小二乘法对采样数据进行一阶曲线拟合得系统的传递函数。2.1.2双层加热筒实验数据采集在水管水压给定为0.04MP时，取对象的开环阶跃响[13]，内外筒的初始电压分别设定为：内筒17(0-73.3对应0-220V)，外筒30(0-100对应0-100%开度)。当温度达到稳定时作为系统初始状态。内筒电压给定由17变为22，外筒开度不变时，每隔2min采集一次内外筒的温度值，直到到内外筒温度3次取样都稳

7、定不变为止。采集到数据如下：11T=[60.662.063.064.165.166.066.767.167.668.068.568.969.069.469.770.270.771.071.571.972.272.672.873.073.273.573.673.873.974.174.174.274.574.574.574.774.674.774.774.774.774.774.774.774.774.；3外筒模糊PID控制...................50-573.1模糊控制介绍........