基于Smith预估补偿的模糊-PID混合控制在时滞系统中的应用研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：从I当＼^一、签字日期：二一占、厶f学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可

2、以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意)学位论文作者签名：从广门导师签名：≯定缉签字日期：加舌、2、I签字日期：z咖矗、2·／，一，●刊东北大学硕士学位论文摘要基于Smith预估补偿的模糊1ID混合控制在时滞系统中的应用研究摘要温度控制在冶金、化工、机械等工业领域应用非常广泛。这些工业领域的过程控制往往具有工况复杂、参数多变、控制滞后等特点。特别由于时滞现象的存在，扰动不能被及时察觉，使控制器参数不容易选取，若控制参数调整不当，会造成系

3、统控制品质的下降，严重时会导致系统不稳定。因此研究时滞过程的控制方法具有非常重要的理论和实际意义。本文针对工业生产过程中的时滞现象，搭建了网络环境下的温度时滞控制系统。通过实验测试法和最小二乘法估计法建立了系统被控对象的数学模型。根据被控对象大滞后的特性，采用Smith预估补偿和基于模糊规则的模糊—PID混合控制的控制策略：系统通过Smith预估器对大滞后进行补偿；系统的控制器采用基于模糊规则的模糊—PD混合控制算法，这种控制器在不同的模糊论域中采用不同的控制方式：系统响应在暂态过程阶段，模糊控制器起主要作用；

4、当系统响应进入稳态，误差和误差的变化率均很小时，PID控制器起主要作用。这种控制方法综合了模糊控制鲁棒性强、动态响应好、上升时间快的特点，又具有PID控制的较高动态跟踪品质和稳态精度。而且由于采用了基于模糊规则进行混合控制的方法，克服了常规模糊—PID阈值切换控制器，在切换时容易跃变的现象。通过理论分析和仿真分析表明，本文提出的控制方法在动态品质和稳态精度方面均优于单一的PID控制和模糊控制，具有良好的控制效果。基于西门子的工业以太网和PROFIBUS现场总线技术，本文搭建了网络环境下的温度时滞控制实验系统。该

5、实验系统以西门子工业通讯网络和软、硬件为控制平台，利用西门子软件和硬件来实现基于Smith预估补偿的模糊—PID混合控制算法。通过该算法进行实验研究，对温度时滞进行控制。实验结果表明：本文提出的Smith预估补偿和基于模糊规则的模糊—-PID混合控制算法比传统PID控制算法具有更好的控制品质，可以对实际系统进行有效的控制，具有一定的应用价值。关键词：温度时滞；模糊—PID混合控制：Smith预估补偿：温度控制一II—‘查北大学硕士堂堡笙查一．里叠．●-‘--__，____-●___-_--__●-__●__●_

6、l____l_----●●--I_-__●__●-___●-_●●__●-。__l-。。_。_。—’’—。’1。—————————————一————一ResearchandApplicationofFuzzy-PIDMixedControlBasedonSmithPredictorinTemperationTime—DelaySystemAbstractTemperaturecontroliswidelyusedinmetallurgical，chemical，machineryandotherindustri

7、alfields．Theseindustrialareas’processesoftenhavecharacteristicsofcomplexconditions，parameterchangesandcontrollingtime—delay．Especially,asaresultofphenomenonoftime．delay,disturbancesCan’tbeobservedintimethatmakesparametersofcontrollersnoteasytoselect．Ifcontro

8、llerimproperadjustsparameters，itwillcausedeclineofcontrollingquality．Seriously,itwillcausesysteminstability．SoresearchingOncontrollingtime-delayhastheoreticandpracticalsignificance．Duetoindustri