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反应釜是化工生产过程中的重要设备,反应过程中伴随有大量的吸、放热现象,具有大滞后、时变、非线性、反应机理复杂等特点。传统的PID控制是一种基于过程参数的控制方法,具有控制原理简单、稳定性好、可靠性高、参数易调整等优点,但其设计依赖于被控对象的精确数学模型,在线整定参数的能力差,而反应釜因为机理复杂、各个参数在系统反应过程中时变,不能建立精确的数学模型,不能满足系统在不同条件下对参数自整定的要求,因而采用一般的PID控制器无法实现对反应釜的精确控制。 模糊控制是一种基于规则的语言控制,在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型,鲁棒性强,干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱,摔制效果好。但模糊控制器是以误差和误差变化作为输入变量,这种控制器具有模糊比例-微分控制作用,精度不太高、稳态误差较大、自适应能力有限和易产生振荡现象。预测控制是一种优化控制算法,它是通过对某一性能指标的Zyou来确定未来的控制作用的,具有对模型要求低、鲁棒性好、适用于数字计算机控制的优点。由于计算机模型预测控制具有良好的跟踪性能,能有效地提高系统的稳定性和消除误差,对滞后过程有明显控制效果,更加符合工业温度控制的实际要求,从而大大提高了温度控制系统的性能。分析反应釜温度变化的特点以及控制难点,总结当前温度控制系统精度差的根本原因,在此基础上采用基于预测的模糊自整定PID集成控制技术实现反应釜温度控制,其主要思想是利用系统模型的预测输出,结合常规PID的控制经验,采用模糊推理方法,对控制器算法进行改进。实验结果表明,与通常的PID控制方案相比,该方案提高了系统的鲁棒性和适应性,较好的解决了反应釜温度控制的难题。完成了反应釜温度控制系统的硬件电路的设计、系统软件的编译与调试,对基于预测的模糊自整定PID温度控制系统进行了仿真与实验研究,与PIU控制方法相比,控制性能更加稳定,可靠性更高,实时性、适应性、鲁棒性都显著增强,控制效果较好。
