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《武汉理工大学》 2005年
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解耦技术在工业窑炉控制系统中的应用研究

闵娟  
【摘要】:多变量系统的回路之间存在着耦合,即系统的某一个输入量的改变通常会引起部分甚至所有输出量的变化,降低控制系统的调节品质,耦合严重时会使系统无法投入运行。为了获得满意的控制效果,必须对多变量系统实行解耦控制。 目前工业窑炉控制中基本上采用智能控制,有较好的控制效果,但都没有与解耦控制技术结合起来。多变量系统的解耦控制能够把各回路之间相互耦合的多输入-多输出系统变换为若干个相互独立的单变量系统,某一输出仅对某一输入有响应,从而使各个控制回路能很好控制和运行。同时对于绝大多数的多变量系统,采用单变量系统的设计方法已经不能解决问题,将多变量系统解耦为单变量系统来控制是一种较好的解决办法。多变量系统解耦可分为传统解耦控制,自适应解耦控制,智能解耦控制(包括神经网络解耦和模糊解耦控制),非线性与鲁棒解耦控制。 论文详细介绍了多变量解耦控制的原理与设计,并对窑炉系统的参数进行了分析。论文主要研究陶瓷工业窑炉控制系统中气氛、温度、压力各参数间的耦合,然后运用智能控制与解耦控制结合的方法对各参数进行解耦,建模并设计出模糊解耦控制器优化系统性能。其中对气氛采用模糊控制,控制器设计的关键是对手动控制规则的总结和查询表的建立,其正确与否直接影响控制器的精确程度,这需要有经验的操作人员做长期大量的工作进行总结。对温度用模糊PID控制,以温度偏差和温度偏差变化为输入,燃料流量为输出,这个模糊控制器能满足控制要求。对气氛与温度之间的耦合使用模糊解耦控制,利用温度、气氛和热值三者的函数关系式进行解耦是可行的,能达到良好的解耦效果,并进行计算机仿真,表明本文采用的智能解耦控制方案具有较好的控制效果。
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