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阳极焙烧炉燃烧架温度PID控制器

贾九红  
【摘要】:在阳极焙烧温度控制系统中温度是系统中最重要的控制参数,对于产品生产的质量、产能具有重大的现实意义和理论价值。该系统中的温度具有非线性、时变性、滞后性等特性。本文针对阳极焙烧炉的工作性能,系统中温度的特点,采取改进型PID控制器和模糊控制器相结合的控制方法,开发了FUZZY-PID控制器。论文的主要工作如下: 1.在对改进型PID控制器和模糊PID控制器结构分析比较的基础上,给出了FUZZY-PID控制器的控制方案。改进型PID具有算法简单、可靠性高、稳态误差小等优点,但是PID参数的整定相当困难,即使当时整定好了,当被控对象由于外界干扰等因素改变了,则控制效果就会变得不理想了,并且PID控制器控制会发生积分饱和、超调等现象,严重时是很危险的。模糊控制是把专家的经验和现场操作人员长期积累的经验总结成若干规则,采用简便、快捷、灵活的手段来完成那些用经典和现代控制中难以完成的自动化和智能化的目标,一般的二维模糊控制器有PD调节功能,但是缺少积分功能,因而稳态时有静态误差。FUZZY-PID控制器能将模糊控制器和PID控制器的各优点结合起来,取长补短,能在复杂的工业环境下工作。 2.设计改进型PID控制器结构。论文设计了改进型PID控制电路,推导出PID位置算式,分析比较各种PID控制器的工作性能,采用变速积分的改进型PID控制器,并且设计了该控制器的软件算法框图,进一步对PID控制器的三个参数进行初步整定,为模糊控制器的设计做好准备。 3.设计模糊PID控制器结构。结合实际确定模糊控制器的输入变量偏差e和偏差变化率ec和输出变量u,进一步将其模糊化制作隶属函数,推导输入量与输出量之间的模糊关系,结合专家知识和熟练工人的经验制定规则表,给出模糊查询表。 4.设计改进型PID控制器和模糊控制器结合模型,制作FUZZY-PID控制器的工作软件运算框图,对模糊控制器的参数进行在线整定。 本文所描述的FUZZY-PID控制器将模糊PID控制器和PID控制器两者结合起来,使之既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。对于阳极焙烧炉温度控制系统这一非线性、时变性、滞后性、低稳定性等特性复杂的系统,由快速性和稳定性好的模糊PID控制器控制克服其非线性、时变性、滞后性的缺点,由精度高、灵活性高的改进行型PID控制器保证系统好的静态特性,可达到较好的控制效果。明显的消除了积分饱和;很大程度上减小了超调量,提高了系统的品质,有效的协调了快速性与超调量之间的矛盾:使系统适应能力有所提高,参数间影响减小,并且参数相对容易整定。使系统具有较强的鲁棒性、稳定性、快速性、灵敏性等优点,提高了控制系统的抗干扰能力和跟踪的能力。


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