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变结构控制在温度控制中的应用

郑希云  
【摘要】: 在工业生产过程中,广泛存在着一类具有时变、非线性、变参数特性的复杂对象,尝试用不同的控制方法来研究这类对象一直是过程控制界最具挑战性的课题之一。滑模变结构控制具有降阶、鲁棒性强、响应快等特点,随着计算机技术的发展和高速切换电路的产生,滑模控制理论目前在控制领域得到了广泛应用,但是在复杂过程控制系统中的应用不多。本文考虑在这类复杂过程对象的控制中引入滑模变结构控制,并着重研究滑模变结构控制在温度控制对象中的应用。 本文首先针对只有参数摄动而没有干扰的情况下,对温度控制进行变结构的设计。仿真曲线表明变结构控制在快速性及鲁棒性方面都优于常规PID控制,这对于实际生产应用具有一定价值。 然后通过对控制量U的设计,找出有干扰存在情况下的滑模控制的改进算法,通过对仿真曲线的分析并与干扰一前馈PID控制相比较,可以看出这种算法对干扰及参数摄动的鲁棒性强、响应快速且实现简单,尤其适用于工程上在变工况情况下对输出参数变化范围要求较高的系统。 最后本文成功的把模糊控制器和滑模控制器结合在一起,用FC来减小滑模控制的抖振,通过对非线性系统的仿真验证,证明了模糊滑模控制汇集了滑模控制对外界扰动的鲁棒性和模糊控制对信号的平滑性,提升了系统的动态品质,对滑模抖振有一定的改善。 因此,本论文的研究是变结构控制理论应用的一个尝试和探索,也为解决一类复杂温度对象的控制提供一个新的思路与经验。


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