时滞对象的控制方法研究及其在电加热器温控系统中的应用

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1、浙江王照大学硕士擎位论文时滞对象的控制方法研究及其在电加热器温控系统中的应用摘要本文主要研究了工业过程中广泛存在的时滞控制问题的解决方法。分析了三种先进PID控制算法，并对三种算法进行仿真以验证其控蓑l效果。麓重研究了过糕控制中被广泛采惩豹转粒算法，著提出其改进方案，仿真研究证明其有效性。在理论研究基础上，针对电加热器对象设计并实现了一个温度控制系统。具体内容如下：l、改进P囝算法。虽然纯黢D接露l不能很好熬籀决大时滞阉题，毽豳于Pm本身圈有的诸多优点，仍有许多学者提出改进的pID算法。本文对应用绒研究较多的三种先进P砷控制方法进行分析及铸粪。三瓣算法郄：基予内模熊PID(

2、1浆一P{D)、预测性P{(PI固、模糊PID(FUzzY—PID)，仿真研究证明了三种算法构成的控制器都熟有优予传统PID及smith预继控制嚣的控制效果。2、D媳算法及其改进。D∞算法广泛应恩于工业过程中并被证甥是克服滞后的有效方法。文中介绍了非参数模型殿状态空间模型的DMC算法。同时指出，传统溯C算法计算时间较长，所需的存储空间大，故不适用于要求快速性或存储容量小躺实际对象(如单片枧系统)。由此引出单值DMC算法，但单值DMC在抗干扰和鲁棒性方面却有着令人遗撼盼映陷。敖本文在单俄溯e的基础上，提出状态空阉双俊蹦e算法，该算法保留了单值算法计算速度快，占用存储空间较小摘

3、要的优点，同时充分发挥DMc算法简单，鲁棒性较强，适用于有纯时延系统的优点。仿真研究证明了这种改进的算法的优点。3、针对电加热器对象设计并实现了一个温度控制系统。该系统由MCS一51系列单片机构成，采用汇编语言及C语言混和编程，由于电加热器的大滞后特性，控制算法采用双值DMc。把该算法用于控制实验室电加热器具有较好的控制效果。为便于比较，编制模糊PID程序并进行实控，结果表明双值DMc算法与模糊PID有相当的控制效果。最后给出了所实现的温度控制系统的软、硬件构成及其具体的设计方案。关键词：纯滞后，PD，DMC，温度控制II塑婆三些查堂堡主兰垡堡苎一——THERESEARCH

4、OFCONTROLMETHODSFORTIMEDELAYSYSTEMSANDTHEAPPLICATl0NINELECTRICALHEATn呵GINSTRUMENTABSTRACTThet硫edelaycontr01problemsthatoccurinmostofmeindus仃)rprocessesarestudiedinthisdissertation．Firstly，theeofmeadvancedPIDcon仃olalgorithmsareanalyzedandthesimulationresultsshowthesealgorithmsaree施ctiVe．Nex

5、t，Dyn锄icMatrixcontrol(DMC)algoritlllllisstudied，anda11improVedalgorimmofDMCisproposedforapplication．Finally，atemperaturecontrolsystemisdesignedforelectricalheatingins缸1lment．Themainresearchresultsafeasfollows：1、Asisknown，thebasicPIDcontr0Ilercannothave900dcon仃olperf-o眦姐cefkingtimedelay．T}l

6、reeadVallcedPIDalgorithms，whicha1．eIMC-PID，PIPandFUZZY二PID，havebeenstudiedinCh印ter2．111esimulationsshowthatallthemreealgorimmshavebetterperfonllance出anthebasicPIDandtheSmitllpredictor．2、DMCiswidelyusedinindustryandhasbeenproveda11e能ctivecon仃olalgorimmfortimedelayprocesses．Thenonpar锄etricmo

7、delDMCandthestate—spacemodelDMCareintroducedinCh印ter3．SincetraditionalDMCalgorimmneedsmuchcalculationandmemoDrspace，adoublepointstate—spaceDMCalgorithmisproposedfor印plication．Thesimulationsshowthatmeproposedalgorit№hasmanymeritssuchasbetterrobust，lessermemorya