基于P-Fuzzy-PI控制的煤气加热炉比值控制系统的研究

【摘要】：本论文首先简要分析了比值控制系统常见的几种结构,并对它们各自的特点和应用范围进行了介绍。针对现有加热炉控制系统中煤气与空气的比值难以快速、准确控制,从而导致煤气不能充分燃烧或燃烧效率过低而造成浪费的问题进行了深入的研究。由于本课题的控制系统难以获得精确数学模型,存在大滞后的现象,所以单纯采用经典PID控制或Fuzzy控制难以凑效,作者提出采用Fuzzy控制和PID控制相结合的方法(P—Fuzzy—PI控制)分阶段实施控制,取得了良好的效果。其中,P控制主要为了提高系统输出的快速性;Fuzzy控制的主要是提高系统对过程参数的变化的适应性;PI控制主要是为了提高系统的稳态精度。 然后,本论文简要分析了Fuzzy控制由于输入与输出的量化而使得在控制点附近可能会出现输入检测上的盲区而造成控制上的死区和控制作用不连续,从而使控制精度受影响。作者提出采用插值计算法来解决此类问题,通过仿真证明方法的有效性。如果在Fuzzy控制中,模糊语言变量的论域和人工控制规则都具有对称性,那么其模糊控制表是斜对称的,这样,模糊控制表的计算量就可以减少一半,程序的存储空间也可节约一半。本文对于模糊控制的斜对称定理进行了证明。 最后,作者对系统的硬件与软件进行了设计,并在MATLAB环境下进行了仿真。仿真结果表明,采用P—Fuzzy—PI控制具有提高系统的快速性,消除系统的稳态误差的作用,提高了系统的控制精度,从而解决加热炉控制中煤气与空气的比值调节不及时而造成其热值不稳定的难题,具有良好的实用价值。 【关键词】：P—Fuzzy—PI 比值控制 控制精度 斜对称
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-17
• 1．1 比值控制系统的原理及结构类型10-12
• 1．2 模糊控制兴起的背景12-13
• 1．3 模糊控制的特点13
• 1．4 比值控制及模糊控制的研究现状13-14
• 1．5 本课题的研究意义14-16
• 1．6 本论文的主要工作16-17
• 第2章 模糊控制算法17-29
• 2．1 常规模糊控制器17-20
• 2．1．1 常见的模糊控制规则17-18
• 2．1．2 模糊控制器语言变量值的选取18-19
• 2．1．3 反映控制规则的模糊关系19
• 2．1．4 查询表的建立19-20
• 2．2 一种提高模糊控制器控制精度的方法20-23
• 2．2．1 常规模糊控制器控制精度问题的分析20-21
• 2．2．2 提高模糊控制器控制精度的方法21-22
• 2．2．3 仿真实验结果22-23
• 2．3 模糊控制的对称性定理23-26
• 2．3．1 预备知识23-24
• 2．3．2 模糊控制的对称性定理24-26
• 2．4 P-Fuzzy-PI控制器26-27
• 2．5 小结27-29
• 第3章 加热炉煤气与空气比值控制系统的设计29-44
• 3．1 控制方案的讨论29
• 3．2 控制系统原理及参数的确定29-31
• 3．2．1 控制系统的原理29-30
• 3．2．2 采样周期的确定30
• 3．2．3 比例积分参数的确定30-31
• 3．3 系统设计31-43
• 3．3．1 模糊控制器的设计31-33
• 3．3．2 系统硬件设计33-34
• 3．3．3 系统软件设计34-41
• 3．3．4 系统所用调节阀的选择及计算举例41-43
• 3．4 本章小结43-44
• 第4章 基于MATLAB系统的仿真研究44-52
• 4．1 MATLAB语言发展简史44
• 4．2 MATLAB语言的特色44-45
• 4．3 模糊推理系统编辑器(Fuzzy)45-46
• 4．4 隶属度函数编辑器(Mfedit)46-47
• 4．5 模糊规则编辑器(Ruleedit)47-48
• 4．6 模糊规则观察器48
• 4．7 模糊推理输入输出曲面视图(Surfview)48-49
• 4．8 本系统在Matlab/simulink下的仿真49-51
• 4．9 本章小结51-52
• 结论52-54
• 参考文献54-57
• 致谢57-58
• 附录 A攻读学位期间所发表的学术论文目录58

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