基于密集化烟叶烤房建模的温度模糊控制器设计

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1、第26卷第12期系统仿真学报©Vol.26No.122014年12月JournalofSystemSimulationDec.,2014基于密集化烟叶烤房建模的温度模糊控制器设计张芬1，杨阳2，付红霞2，李正周2(1.成都理工大学信息科学与技术学院，成都610059;2.重庆大学通信工程学院，重庆400044)摘要：建立密集化烟叶烘烤过程动态建模是有效控制烤房内干湿球温度的关键技术之一，有利于提高烟叶烘烤质量。根据能量守恒定理和室内水汽平衡原理，建立烤房干湿球温度控制动态模型，得到被控制对象的传递函数。在Simulin

2、k环境下，建立基于模糊自适应算法的PID控制仿真模型并进行仿真。与常规PID控制器相比较，基于密集化烟叶烤房烘烤动态模型的模糊自适应PID控制算法具有较好的稳定性和动态特性，特别适合于惯性大，非线性，时滞大，时变性的烟叶烘烤烤房温度控制系统中应用。关键词：烟叶烘烤；温度控制;动态模型;模糊自适应中图分类号：TP273+.4文献标识码：A文章编号：1004-731X(2014)12-2974-05FuzzyControllerDesignofTemperatureBasedonModelingofBulkCuringTo

3、baccoLeafBarnZHANGFen1,YANGYang2,FUHongxia2,LIZhengzhou2(1.CollegeofInformationScienceandTechnology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.CollegeofCommunicationEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)Abstract:Thecontroldynamicmodelofd

4、rybulbtemperatureandwetbulbtemperatureofthebulkcuringtobaccoleafbarnwereproposedaccordingtotheconservationlawofenergyandprincipleofwaterbalanceandgetsthetransferfunctionoftheobjecttobecontrolled.PIDcontrolsimulationmodelwasestablishedbasedonfuzzyadaptivealgorith

5、mintheSimulinkandobtainssimulationresults.ComparedwiththeconventionalPIDcontroller,thesystemwhichusesfuzzyadaptivealgorithmhasgoodstabilityandgreatdynamiccharacteristics.It’ssuitableforthetobaccocuringtemperaturecontrolsystemwhichisnonlinear,time-varyingandhasla

6、rgeinertiaandlargetimelag.Keywords:tobaccobaking;temperaturecontrol;dynamicmodel;fuzzyadaptivealgorithm引言密集化烟叶烘烤过程要求对烤房内的干湿球温度进行控制，使烤房内实际的温度符合烟叶烘烤的工艺曲线，提高烟叶烘烤质量。采用工艺曲线温度与实际温度之差设计类似PID(比例积分微分)的经典控制器往往需要明确的系统输入输出特性(主要是传递函数)为系统数学模型[1]。然而，密集化烟叶烘烤中的烤房系统实际上是一个复杂的控制对象，

7、与烤房空间大小、烟叶含水量、烤房材质、煤炭发热值、热风机转速、排湿风门开合大小等很多因素密切收稿日期：2013-10-20修回日期：2014-03-24基金项目：国家自然科学基金(61071191);重庆市科委自然科学基金(CSTC2011BB2048)作者简介：张芬（1975-），女，讲师，研究方向为计算机应用。相关。因此烟叶烘烤温度控制系统具有大惯性、纯滞后、多变量和时变参数等特性，传递函数是多参数、动态的。简单地根据实际温度和工艺曲线温度之差，通过试凑法手动整定控制器的参数，如比例积分微分参数，得到的控制效果往

8、往不尽如人意，存在着控制精度差，超调震荡严重等问题。因此，对密集化烟叶烘烤烤房系统建立动态的物理数学模型描述烤房这一复杂的控制对象，有利于提高烟叶烘烤质量[2]。飞升响应曲线法常用于建立密集化烟叶烘烤系统的物理数学模型，这种方法直观有效，操作简单。然而由于实际生产中的热工对象干扰多，惯性大，实际上要得到重合性好的飞升曲线却很困难[