直线加速器冷却水系统的高精度温度控制研究

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1、摘要本课题以上海光源工程为背景，对直线加速器冷却水系统中换热器的控制系统进行研究。通过综合运用控制理论，设计调节载热体流量的控制器来控制换热器出口水的温度，达到高精度温度控制的目标．换热器作为热量交换的工艺设备，被广泛应用于动力工程与工业过程。换热器出口介质温度的准确测量和有效控制是优质、高产和节能的重要条件，所以也是过程控制领域重要的研究课题。本文针对换热器出口水温的控制，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，采用带加权因子的解析表达式，并引入智能积分环节，

2、设计了智能积分模糊(II—Fuzzy)控制器。同时，针对换热器这类具有大时滞的被控对象，将Smith预估控制与智能积分模糊控制结合起来，设计了模糊-Smith控制器。通过MATLAB＼SIMULINK工具仿真试验证明，所设计的两种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，成功地实现了换热器出口水温的高精度温度控制。在本论文研究中，完成了以下几方面的内容：1．对换热器静、动态性能进行分析，分别尝试运用机理分析法和实验测试法对换热器进行建模，最终根据实际工况近似确定被控对象的数学模型。2．分析了二维模糊控

3、制器的影响因素，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．结合Smith预估控制，设计模糊-Smith控制器的框架结构。4．通过MATLAB中的SIMULINK工具构建控制系统仿真程序，并对应用了两种不同控制策略的控制过程进行仿真试验，并对仿真的控制效果进行分析比较。5．为了将研究的控制策略应用于工程，提出了基于MPC555的控制系统的开发方案。关键词：换热器，模糊控制，Smith预估控制，建模，硬件系统设计ABSTRACTThetaskisfromShanghaiSynchrotronRadiatio

4、nfacilityproject(SSROandthispaperstudiestheheatexchangercontrolsystemofcoolingwatersystemofacceleratorcomponentsatSSRF．Thecontroltheoriesarestudiedandappliedsynthetically,andthecontrollerisdesignedtocontrolthetemperatureofoutputwaterfromtheheatexchangerinordertoachievetheaimofthehighpreci

5、siontemperaturecontrolofoutputwaterbyadjustingtheflowrateofheatcarrier．Heatexchangersa他theprocessequipmentsforexchangingtheheatquantity．Theywerewidelyappliedinthefieldofdynamicalengineeringandsomeotherprocessingindustrialdepartments．Accuratemeasurementandeffectivecontroloftheoutputmediumt

6、emperaturea∞importantconditionsofhi}ghqualityandproduction,energy·saving,andsafetyintheprocesscontrolsystemofheatexchangers．Therefore，thecontroltooutputwatertemperatureinheatexchangersisakeyissuetoindustrialprocess．Inthecontroltooutputwatertemperatureofhcatexchanger,basedonthestructureand

7、principleofthefuzzycontroller,thepaperdiscussedtheinfluencingfactorsofsystemperformanceandimprovedthekeylinksofthebasicfuzzycontroller．Thenallintelligentinte黟alfuzzycontrollerbasedonself-adjustmentandweightedfactorwasproposed,whoseregulationadoptedtheanalyticexpress