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时滞热工系统规则自组织模糊控制方法

刘辉  
【摘要】: 自动控制对于提高建筑热工系统运行控制水平,降低建筑能耗和提高粮食干燥品质具有重要意义。建筑热工系统和粮食干燥系统都是复杂的非线性时滞耦合热工过程,以精确数学模型为基础的经典控制方法和现代控制方法对这类系统进行控制时都遇到了较大的困难,而能够将专家经验转化为控制规则的模糊控制理论给这些复杂系统控制问题的解决带来新的思路。本文针对上述两类热工过程控制共性问题,采用理论、试验及工程应用相结合的方法,首先研究了模糊控制规则的自动获取方法,然后利用散热器实验台研究了规则自组织模糊控制方法的可行性,最后进行了粮食干燥过程模糊控制应用研究。 首先,分析了当前规则自组织模糊控制研究现状与模糊控制在建筑热工和粮食干燥领域的研究与应用现状,指出存在的缺点与不足,提出了本文的研究构想。 其次,研究了模糊控制规则的自动获取方法,针对Mamdani型模糊控制规则,提出了基于校正规则的精确规则双阶段自组织模糊控制方法;将设计指标直接引入到模糊控制器设计过程中,提出了基于参考模型的精确规则双阶段自组织模糊控制方法;另外,对于使用T-S型模糊控制规则的模糊控制器,提出一种基于向量输入的T-S模糊控制规则聚类获取方法,针对倒立摆非线性控制问题完成了控制仿真。 第三,进行了散热器实验台热工系统控制建模与规则自组织模糊控制仿真研究。通过试验,辨识了散热器实验台热工系统中供水温度、散热器进水温度、基于热水系统调节的测试室温度、送风平均温度及基于送风系统调节的测试室温度共5个被控过程的传递函数,并对基于热水系统调节和基于送风系统调节的测试室温度响应过程进行了规则自组织模糊控制仿真。 第四,进行了散热器实验台风/水系统规则自组织模糊控制试验研究。从散热器实验台热工系统中取出具有不同时滞特性的5种典型过程,分别进行了规则自组织模糊控制方法、基本模糊控制方法和PID控制方法的试验研究。试验表明规则自组织模糊控制方法的有效性。 最后,进行了粮食干燥过程模糊控制工程应用与规则自组织模糊控制仿真研究。以混流式干燥塔为例,简要介绍了粮食干燥塔的结构和粮食干燥工艺流程,开发了粮食干燥过程计算机模糊控制系统,经过现场硬件和软件调


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