【硕士论文】大时滞过程的仿真及应用研究.pdf

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1、东南大学硕士学位论文大时滞过程的仿真及应用研究姓名：陈莉申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈夕松20070301摘要时滞特性常见于工业生产过程中，时滞系统的控制一直以来受到控制界的高度关注。本文以HGK一1型过程控制实验平台为对象，仿真井实验研究多种控制算法在时间滞后系统中的应用效果，得到了良好的控制性能。论文首先介绍了HGK一1型过程控制实验平台，该平台由水箱，电加热器、模拟大时滞的盘管模型、管路以及测量和执行机构等部分组成。接着采用试验建模方法建立了被控对象的数学模型，为仿真研究提供基础。论文采用常规PID控制、Sm

2、ith预估控制、以及串级一Smith预估控制方法，分别对实验平台大时滞系统进行仿真分析并实验研究。常规PID控制超调量大，易振荡：Smith预估控制在仿真中性能改善明显．但实验操作时．由于模型失配稳态精度和动态性能仍不能令人满意；串级-Smith预估控制较单回路Smith预估控制在动态性能上改善依然有限。基于模糊控制策略，论文晟后采用模糊自适应PID控制方案实现了对大时滞系统的有效控制。大时滞系统盘管出口温度最终稳定在50-+l℃。结果表明，模糊自适应PID控制方案是控制丈时浠过程的有效方法，具有比常规PID控制算法更好的动态特性和鲁棒性

3、。设计基于RockwellLogix系列控制平台，采用监督控制与数据采集(SCADA)方案，具有经济、实用、可靠性高等诸多优点。本文给出的控制算法和基于AB公司的RSlogix5000软件编写的控制程序，可直接或稍加修改应用于生产实际过程中。关键词：大滞后PID控制模糊控制Logix控制平台PLCAbs仃actAbstractThetime-delaycharacteristicsusuallyexistintheprocessofindustry,whichhasattractedmuchattentionbyresearchers．T

4、heHGK·1processcontrolplatformisstudiedinthispaper．Thecontrollingeffectsofadvancedalgorithmsontime-delayedsystemsareresearchedandsimulated，whichhasbroughtgoodperformance．First,theHGK·lprocesscontrolplatformisintroduced，whichconsistsofatanLaheater,spiralpipes，transmitterand

5、actuators．Themathematicalmodelforthecontrolledobjectisdevelopedthroughexperimentmodelingwhichgivesthefoundationforsimulation．TheconventionalPIDcontroller,Smithestimatorcontrolling,cascade-Smithestimationcontrolalgorithmarcappliedonthelargetime-delayedsystemrespectively．Si

6、mulationanalysisandexperimentarccarriedout．CrreatovershootandinstabilityexistwhentakingtheconventionalPIDalgorithm．Thesystem’sperformanceisimprovedinthesimulationofSmithestimator,whilethiscontrolschemedependstoomuchonprocessmodel．ComparedwjtllconventionalSmithestimational

7、gorithm．thedynamiccharacteristicshasnotbeengreatlyimprovedbycascade-Smithestimationcontrollingalgorithm．Finally，thefuzzy-adaptivePIDcontrolstrategyisemployed．whichc∞controlthelargetime-delayedsystemmoreeffectivelythanthestrategiesmentionedabove．Experimentresultsshowthathe

8、ater’stemperatureisstabilizedin50=I=1℃．fozzy-adaptivePIDcontrolperformancesbeingmuchbetterthanco