型鋼加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究姓名：高紅亮學(xué)號(hào)：200540503108專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)：測(cè)控2005-1班指導(dǎo)老師：閆俊紅1、加熱爐對(duì)象特性

加熱爐具有大慣性、時(shí)變性、嚴(yán)重非線性等特性的對(duì)象。受許多干擾因素的影響，燃料的發(fā)熱值又很難在線準(zhǔn)確測(cè)量，且爐內(nèi)參數(shù)多變，加熱爐更是難以用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述其特性。2、加熱爐工藝流程圖2.1加熱爐結(jié)構(gòu)圖3、加熱爐的工藝要求⑴爐膛溫度

⑵燃燒過(guò)程

⑶爐膛壓力

⑷送風(fēng)管總壓力

4、燃燒機(jī)理分析圖2.2燃燒系統(tǒng)評(píng)估因素圖3.1加熱爐控制系統(tǒng)框圖4加熱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、基于穩(wěn)定空燃比的燃燒控制策略

1溫度單回路控制原理圖4.1爐溫單回路控制系統(tǒng)圖圖4.7單回路控制仿真原理圖2單回路控制仿真結(jié)果分析圖4.2單回路控制仿真結(jié)果圖4.2爐溫燃料并行串級(jí)控制系統(tǒng)圖3串級(jí)比值控制原理圖4.8串級(jí)比值控制仿真原理圖圖4.9串級(jí)比值控制仿真結(jié)果4串級(jí)比值控制仿真結(jié)果分析5單邊限幅控制原理圖4.3單邊限幅控制系統(tǒng)圖圖4.10單邊限幅控制仿真原理圖圖4.11單邊限幅控制仿真結(jié)果6單邊限幅控制仿真結(jié)果分析

7三種仿真結(jié)果的比較

8仿真結(jié)果

9雙邊限幅控制系統(tǒng)

圖4.4雙邊限幅控制系統(tǒng)圖（1）響應(yīng)速度慢（2）無(wú)法克服熱值波動(dòng)（3）控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象10雙邊限幅控制仿真及結(jié)果分析

圖4.14雙邊限幅控制仿真原理圖圖4.15雙邊限幅控制仿真結(jié)果11、模糊控制器的設(shè)計(jì)

①選擇模糊控制器的結(jié)構(gòu)②求取模糊控制表③確定模糊控制器輸入輸出模糊變量、模糊狀態(tài)及論域等級(jí)④確定隸屬函數(shù)由上表所描述的控制規(guī)則是根據(jù)系統(tǒng)輸出的誤差以及誤差的變化趨勢(shì)來(lái)消除誤差的控制規(guī)則。表3.2溫度模糊控制規(guī)則表12、模糊控制規(guī)則表13、加熱爐模糊控制系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析

圖5.6FUZZY-PID仿真結(jié)果圖5.5FUZZY-PID仿真原理圖14、仿真結(jié)果分析（1）整定的不同PID參數(shù)得到的控制效果不同，如穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)短、超調(diào)量大小、上升速度的快慢以及振蕩周期數(shù)目多少均不同。但是，可以看到，PID控制效果普遍具有響應(yīng)速度較快的優(yōu)點(diǎn)和超調(diào)量大、震蕩周期多、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而且當(dāng)被控對(duì)象參數(shù)發(fā)生大的變化時(shí)，控制品質(zhì)明顯變差，抗干擾能力和魯棒性均較差。（2）雙邊限幅控制系統(tǒng)要從最大超調(diào)量、衰減比、余差、最大偏差方面來(lái)說(shuō)明顯優(yōu)于單環(huán)控制系統(tǒng)，但雙邊限幅控制系統(tǒng)其抗干擾能力以及系統(tǒng)恢復(fù)能力不如FUZZY控制系統(tǒng)。這一結(jié)果與前文結(jié)果相同。（3）基于模糊控制器的加熱爐爐膛串級(jí)控制系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)態(tài)性能好、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)。獲得了較好的控制效果。結(jié)束