【摘 要】
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温度控制系统其本身具有惯性大、滞后时间长、难以建立精确的数学模型的特点。而传统的PID控制方法对这类被控对象常常满足不了控制要求。本文以电阻炉为研究对象,通过对几种
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温度控制系统其本身具有惯性大、滞后时间长、难以建立精确的数学模型的特点。而传统的PID控制方法对这类被控对象常常满足不了控制要求。本文以电阻炉为研究对象,通过对几种PID控制方法的分析与比较,确定适合电阻炉的改进PID控制方法,以其达到系统超调量小,调节时间短的控制效果。论文首先阐述了传统PID控制的优点与缺点,针对系统滞后时间长的特点加入Smith预估补偿器加以改进。采用PID控制方法的难点是如何整定出合适的PID参数,论文尝试采用ZN临界比例度法整定出PID参数。考虑到采用模糊控制可以得到良好的动态性能,本文采用自适应模糊PID控制,它通过在线实时调整PID参数弥补了采用固定PID参数控制的不足。在此基础上,给出将Smith预估补偿器和模糊PID相结合的双模型控制方法,该方法充分将模糊控制鲁棒性好与PID控制稳态精度高的优点结合起来,同时改进了由模糊控制向PID控制切换的方法。论文使用Matlab中Fuzzy工具箱和Simulink对电阻炉系统分别采用几种控制方案进行仿真分析。仿真结果表明单纯采用PID控制时,系统的超调量与调节时间均不能满足要求;而采用自适应模糊PID控制时,系统的抗干扰能力不佳;采用Smith预估补偿器的模糊与PID结合的双模型控制时,系统的动态响应与稳态精度有了更好提高而且系统具有很强的抗干扰能力。根据电阻炉系统的要求,论文运用组态王设计了一套电阻炉控制系统,并进行了系统调试,调试结果表明,Smith预估补偿器的模糊与PID双模型控制对大惯性、大滞后时间的非线性系统具有好的控制效果。
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