管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

.管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)ABSTRACT：Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,consumerandindustrialproductiontocivilianproductionrequirementsforproductupdateperformance,which,onproducttemperaturecontrolrequirementshavebeemoresophisticated,sodesigningresistancefurnacetemperaturecontrollerisofgreatpracticalsignificanceandusefulness.ThisarticleisaresistancefurnacetemperaturecontrollerbasedonPIDcontrolalgorithmforthestudy,firstofallexplainsthebackgroundofthisstudyandtemperaturecontrolneeds,thendesigntheoveralldeprogrammeincludinginparticularthehardwaresystemdesignsystemdesignandsoftwaredesignofthecontrolcircuitoftemperatureThentakeadvantageof...fuzzyPIDcalculationsystemofimplementationandrunfromthetwosystemsintermsandsoftwaredebuggingproducebetterresultsandconclusionfulltextKEYWORDSTemperaturecontrollerSSRsolidstaterelays;STM32microcontroller.引言12.管式加熱爐溫度系統(tǒng)12.1管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)22管式加熱爐傳熱方式53管式加熱爐溫度系統(tǒng)的模糊控制73.1常規(guī)控制方法的局限性73.2智能控制思想83.3管式加熱爐溫度系統(tǒng)的智能模糊控制93.3.1模糊控制概述93.3.2模糊控制原理93.3.3模糊控制器結(jié)構(gòu)102.4建立模糊規(guī)則表144.控制系統(tǒng)仿真16D4.3Smith模糊PID控制算法20PID果21......................25....1引言...限加熱氣體或液體)在管流動(dòng)，被加熱到工藝要求的溫度。 (1)待加熱介質(zhì)在管流動(dòng)，故適用于加熱液體或氣體，通常是易燃、易爆 (2)液體燃料或燃燒氣體。 (3)直接受火式加熱方式。 (4)長周期連續(xù)運(yùn)行。。2.1管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及余熱回收系統(tǒng)，如圖2.1所示，結(jié)構(gòu)中包括：鋼結(jié)構(gòu)、爐管、爐墻(襯)、燃燒. (1)輻射室裂解爐、烴類蒸 (2)對(duì)流室. (3)余熱回收系統(tǒng)。爐(如烴蒸氣轉(zhuǎn)化爐、乙烯裂解爐)和純輻射爐才使用余熱鍋爐。這些爐子的排 (4)燃燒器 (5)通風(fēng)系統(tǒng)..2.2管式加熱爐傳熱方式 (1)輻射傳熱有..火焰最高溫度t。由于爐膛墻壁和管排不斷接受到輻射熱量，而且在流動(dòng)方向ggt'是根據(jù)熱平衡原理得到的離開輻射室時(shí)的煙氣溫度。虛擬最高火焰溫度t顯gmaxggggg散熱損失，管排的平均溫度為t，爐墻的不變溫度為t，上述過程如圖2.2所示。tR圖中，各溫度之間的關(guān)系為：t>t>t'>t>t。maxggRt (2)對(duì)流傳熱.度系統(tǒng)的模糊控制3.1常規(guī)控制方法的局限性..3.2智能控制思想..3.3管式加熱爐溫度系統(tǒng)的智能模糊控制3.3.1模糊控制概述3.3.2模糊控制原理..3.3.3模糊控制器結(jié)構(gòu)選擇的誤差信號(hào)為e和誤對(duì)應(yīng)的模糊圖3.1模糊控制器結(jié)構(gòu)圖CPU的運(yùn)算量，采用時(shí)所檢測(cè)得到的實(shí)際值的偏eec，將輸入量量帶入到確定制的策略，并建立當(dāng)前的模..。模糊：加權(quán)平均的方法、取C，將誤差 (1)數(shù)據(jù)庫 (2)規(guī)則庫.i條規(guī)則對(duì)應(yīng)于推理關(guān)系部元素進(jìn)行取平均值，將得出的平均值作為精確量進(jìn)行輸出。如果a取最大隸屬度1時(shí)，代表“完全隸屬”的關(guān)系；如果a取0.5時(shí)，代表“大概隸屬” (1)重心法的優(yōu)點(diǎn)：不但可以根據(jù)公式，理論上也相對(duì)合理，這種方法利數(shù)的大小，改善系統(tǒng)的響應(yīng)ece2uu上式中l(wèi)為控制量的模糊集判決得到的控制量，y為基本論域中的一個(gè)準(zhǔn)確iui2.2.4建立模糊規(guī)則表式中，u的值由模糊規(guī)則表確定。在模糊規(guī)則表里，各條規(guī)則的輸出u的值ijijeNZPu11u21u31u41u51Nu12u22u32u4212Zu13u23u33u43u53Pu14u24u34u44u54u15u25u35u45u55誤差比較大，PB表示正誤差很大。根據(jù)不同的情況，輸出對(duì)應(yīng)的u值。模糊根據(jù)誤差e以及誤差的變化率ec的輸入值以及所建立的模糊控制規(guī)則控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本文利用4.1PID原理PID控制器的出現(xiàn)到現(xiàn)在己經(jīng)有六七十年的歷史了。將偏差的比例(P)、積分(D和微分(D)通過線性組合的方式構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，這..TT+Y=KU2(t-T)(4-1)dt000 (4-3)PIDPID性確定PID后在做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并考慮PID參數(shù)調(diào)試運(yùn)行，觀PIDe和ec對(duì)控制參數(shù)，自整定模糊PID控制器通過模糊化、模糊推理機(jī)和去模 (4-4)eecPID的自調(diào)整量，分別ec)，?KD=f3(e，ec)。.. (1)比例系數(shù)KP的用于縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，降低系統(tǒng)偏差。當(dāng)增大KP KI增大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)超調(diào)量會(huì)相應(yīng)地增加，但系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間變短；當(dāng)KI減小時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng) (3)微分系數(shù)KD是用于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，它可以抑制偏差不定向的 (1)如果系統(tǒng)誤差(|e|)是較大值時(shí)，為保證系統(tǒng)在最短時(shí)間消除誤差并且不會(huì)出現(xiàn)積分過飽和現(xiàn)象，任憑ec取任一極性，比例系數(shù)KP和積分系數(shù)KDe率 (2)如果系統(tǒng)誤差(|e|)是中等數(shù)值時(shí)，若要降低超調(diào)量，KP數(shù)值應(yīng)設(shè)置較小些并且積分系數(shù)KI的數(shù)值需要適當(dāng)設(shè)置。如果誤差e和誤差變化率..ec系數(shù)KD的數(shù)值應(yīng)設(shè)置為較小量；如果誤差e和誤差變化 (3)如果系統(tǒng)誤差(e)是較小數(shù)值甚至趨于無窮小量時(shí)，為使系統(tǒng)具有PK些并且積分系數(shù)IK的數(shù)值要4.3Smith模糊PID控制算法SmithPID制系統(tǒng)圖..Matlab的命令窗口中鍵入FUZZY命令，進(jìn)入圖形用戶界面(GUI)之后新建一FuzzyPIDfis文件，隨后編輯隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則，建立MIN-MAX模糊FIS作空間，在 (1)確定變量 (2)模糊變量語言.49×3條。Simulink中搭建的帶Smith模糊PID模型如圖4-5，帶SmithPID如圖4-6.SmithPID仿真結(jié)果SmithPID仿真結(jié)果..DSmithPID陷，系統(tǒng)采。..[7]安青.PIC單片機(jī)實(shí)用C語言程序設(shè)計(jì)與典型實(shí)例[M].:中國電力,2008,67-69.M0..[17]NikunjaK.Swain,ASurveyofApplicationof