基于模糊控制的窑炉温控系统设计及应用0

基于模糊控制的窑炉温控系统设计及应用

基于模糊控制的窑炉温控系统设计及应用 1、模糊控制基本原理 模糊逻辑控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。 模糊控制的基本原理框，它的核心部分为模糊控制器。微机经中断采样狭取被控制量的精确值，然后将此量与给定值比较得到偏差信号E。一般选择偏差信号E作为模糊控制器的一个输入量，把偏差信号E的精确量进行模糊化变成模糊量，偏差E的模糊量可以用相应的模糊语言表示，得到偏差E的模糊语言集合的一个子集。再由模糊子集和模糊控制规则R．．，根据模糊推理的合成规则进行模糊决策，得到模糊控制量 u=e．R……(1) 式中一个模糊量。解模糊得到精确的数字控制量后，经数模转换变为精确的模拟量送给执行机构，对被控对象进行进一步控制。然后，中断等待第二次采样，进行第二步控制，这样循环下去，就实现了被控对象的模糊控制．为了对被控对象施加精确的控制，还需要将模糊量U转换为精确量。2、模糊控制器的设计 (1)对温度偏差E、温度偏差变化率EC及控制量U的模糊集及其论域定义如下： E的模糊集为 {NB，NM，Ns，N0，P0，Ps，PM，PB} EC的模糊集为 {NB，NM，NS，NO，PO，PS，PB} U的模糊集为{NB，NM，Ns，N0，P0，Ps，PM，PB}E和EC的论域均为{一6,-5，一4，一3,-2，一l，0，1，2，3，4，5，6}U的论域为{一7,-6，一5，一4，一3，一2，一l，0，1，2，3，4，5，6，7} (2)确定模糊变量的赋值表 (3)建立模糊控制规则 模糊控制建立在一系列模糊控制规则之上，这些规则是人对被控对象进行控制时的经验总结，例如：如果温度偏高且不断上升，那么应减小风机的开度。根据人的直觉经验，由系统输出的误差及误差变化趋势来消除系统误差的控制规则。规则选用“i f E and EC then U”的形式，得到语言控制规则 (4)生成模糊控制表 根据控制规则表，离线计算基础上，生成模糊控制表。3、窑炉温度Fuzzy—P I D的设计Fuzzy—PID复合控制方案即当温差偏差较大时采用Fuzzy控制，以加快响应速度，当温差较小进入稳态过程后，则由程序切换到PID控制，消除静态，提高控制精度，将PID参数的调节规律运用模糊控制的原理进行模糊调节后，能很好地克服由于系统负载变化后整体参数变化对系统控制的影响，从而有效改善了系统的动态特征。 控制器接收热电偶的测量温度信号值，与温度曲线设定值进行比较，若实测值小于设定值，控制器输出O一20mA信号，通过电动执行器，增大助燃风管蝶阀的开度，同时，通过燃气管道的比例阀同步调大燃气流量，使窑内温度升高。若实测值大于设定值，控制器则进行反向调节，以保证窑温曲线按照设定的烧成曲线进行。

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