智能模糊控制技术在换热器控制系统中的应用

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1、摘要换热器是一种用来进行热量交换的工艺设备，被广泛应用于动力工程领域以及其它一些过程工业部门。在换热器系统中，其出口介质温度的准确地测量和有效控制是优质、高产、节能和安全生产的重要条件。所以，换热器出口水温的控制是工业过程很重要的研究课题。本文研究汽——水换热器的控制，控制任务是：通过调节载热体(蒸汽)的流量来控制换热器出口水的温度维持所需值，提高出水品质，保证产品质量，并最大限度地利用能源。目前，对换热器出口水温的控制大都采用传统的PID控制。但是，由于换热系统这种被控对象具有纯滞后、大惯性、参数时变的非线

2、性特点，传统的PID控制往往不能满足其静态、动态特性的要求，所以，必须寻求一种先进的控制方法。本文在换热器出口水温的控制中，从基本模糊控制器的结构、原理出发，分析、讨论了影响系统性能的若干问题，对基本的模糊控制器的主要环节作了改进，提出了基于自调整加权因子的智能积分模糊控制器，该控制器控制规则采用带加权因子的解析表达式，并引入智能积分环节，通过MATLAB＼SIMULINK工具仿真试验证明，该控制器提高了控制系统的动、静态性能，且具有结构简单、待整定参数少、控制规则简便、易实现、调试方便、适应性强等特点，成功

3、地实现了换热器出口水温的控制。在本论文研究中，作者完成了以下几方面的内容：1．分析了二维模糊控制器的影响因素，及需要解决的主要问题。2．对模糊控制器的主要环节作了改进，设计了基于自调整加权因子的智能积分模糊(II—Fuzzy)控制器的框架结构。3．对换热器静、动态性能进行了分析，建立了被控对象的数学模型。4．通过MATLAB＼SIMULINK工具构建控制系统仿真程序，并对控制过程进行仿真试验，分析所设计的模糊控制器的动、静态性能。5．为了说明智能模糊控制器控制算法的优越性，也设计出PID控制、Smith预估控

4、制等多种控制方案，并给出仿真结果，进行控制效果的比较。关键词：换热器；模糊控制；PID控制：SmJth预估控制；仿真ABSTRACTHeatexchangersaretheprocessequipmentsforexchangingtheheatquantity．Theywerewidelyappliedinthefieldofdynamicalengineeringandsomeotherprocessingindustrialdepartments．Accuratemeasurementandeffect

5、ivecontroloftheoutputmediumtemperatureareimportantconditionsofhighqualityandproduction,energy-saving，andsafetyintheprocesscontrolsystemofheatexchangers-Therefore，thecontroltooutputwatertemperatureinheatexchangersisakeyissuetoindustrialprocess．Thispaperstudi

6、esthecontroltogas．to．1iquidheatexchanger．Thecontroltaskistocontrolthetemperatureofoutputwaterfromtheheatexchangerinordertomaintaintherequkedvaluebyadjustingtheflowrateofheatcarrier(steam)，andtoimprovethequalityofoutputwatertoensurethequalityofproductionaswe

7、llastomakefulluseoftheenergysource．Presently,thetraditionalPIDcontrolisadoptedmostlyinthesystemstocontroltheoutputwatertemperatureoftheheatexchanger．However，becausetheheat‘exchangingsystemhasnonlinearcharacteristicsofpurelag，greatinertiaandparametertime·var

8、ying，thetraditionalPIDcontrolsometimesCannotmeettherequirementofstaticanddynamiccharacteristic．Akindofadvancedcontrolmethodshouldbeapproached．Inthecontroltooutputwatertemperatureofheatexchanger,basedon