模糊PID算法在CFETR包层RH控制系统中的应用研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianlzho
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CFETR是中国聚变工程反应堆(China Fusion Engineering Test Reactor)的简称,目前正处于概念设计阶段。CFETR真空室内部的部件及环境在聚变反应中会受到放射性污染,必须研发包层远程遥操作(RH)维护系统实现对包层装置的维护。电液伺服系统综合了电气和液压两方面的技术特性,非常适用于负载质量大、控制精度高的包层RH系统。CFETR运行后,真空室处于高温和强辐射的复杂环境中;另外,为获得特定真空度需要进行高温烘烤。因此高精度的温度控制问题是CFETR设计需要考虑的技术之一。本文着重从高精度电液伺服控制和温度控制两方面研究模糊PID算法及其应用,对整个CFETR包层RH控制系统的设计具有非常重要的意义和应用价值。根据CFETR包层RH控制系统的技术设计要求,研究了高同步精度电液伺服系统的控制方法。基于模糊控制理论与实践经验设计了模糊自适应PD控制器。应用AMESim/Simulink建立了精确的联合仿真模型,得到了准确的仿真结果。结果表明:无扰动情况时,模糊自适应PD控制的位移响应比传统PD控制以及未加算法控制快速和精准,控制效果优于其他两种控制策略。在1000N和2000N阶跃扰动时,模糊自适应PD控制的位移跟踪误差比传统PD控制稳定,其抗干扰能力优于传统PD控制,具有较好的鲁棒性。最终确立采用模糊自适应PD算法作为电液伺服系统的核心控制策略。基于CFETR包层RH控制系统的温度控制问题,研究了高精度的温度控制方法。温控系统具有大惯性、纯滞后、非线性和时变性等特性,难以建立精确的数学模型,常规PID控制很难实现理想的控制效果。混合模糊PID控制算法既具有模糊控制灵活而适应性强的优势,又具有PID控制精度高的特点,可达到较好的控制效果。因而提出了混合模糊PID控制方法,设计了混合模糊PID控制器。根据现有的硬件条件搭建了温度控制系统实验平台。实验结果表明:相对于模糊控制,混合模糊PID控制具有较高的准确性,相对于常规PID控制,混合模糊PID控制具有较小的超调和较快的响应速度,而且随着温度设定值的升高,这种优越性也在增强。最终确立采用混和模糊PID算法作为温度控制系统的核心控制策略。
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