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本论文在简要介绍造纸流程的基础上,针对纸浆浓度控制的特点,提出一种新的纸浆浓度控制算法,即基于PID控制、模糊控制和Smith预估控制的复合控制算法。
本文首先介绍纸浆浓度控制的目的和意义及其研究现状,其次学习PID控制算法、模糊控制算法和Smith预估控制算法的基本原理及特点。总结出:PID控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高,但在实际生产中常规PID控制器的参数往往整定不良,性能欠佳,对运行工况适应性差。而模糊控制是一种基于规则的控制,不需要建立被控对象的精确的数学模型,具有一定的智能水平和鲁棒性,干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱,但是它本身消除系统稳态误差的性能比较差,难以达到较高的控制精度。Smith预估控制可以消除时滞的影响,减小超调量,提高系统稳定性,加速调节过程,提供系统快速性,但是它却需要被控对象精确的数学模型,否则当对象参数变化范围较大时,它的控制就完全失效,且对干扰的抑制效果很差。最后,本论文结合PID控制、模糊控制和Smith预估控制的优缺点,在此基础上提出基于此三种算法的复合算法。该复合算法将PID控制与模糊控制相结合组成模糊自整定PID,来增强系统的自适应能力;将常规Smith预估算法进行改进,加一个PD控制器,来增强系统的抗干扰性。利用MATLAB仿真软件对复合控制算法进行仿真研究,通过一系列的仿真曲线,证明此算法既具有模糊控制较强的鲁棒性,又具有PID控制精度高的特点,同时具有Smith预估算法的对滞后时间的补偿特性,尤其是在模型失配时表现出良好的稳定性和鲁棒性。