智能模糊控制技术在换热器控制系统中的应用

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换热器是一种用来进行热量交换的工艺设备,被广泛应用于动力工程领域以及其它一些过程工业部门。在换热器系统中,其出口介质温度的准确地测量和有效控制是优质、高产、节能和安全生产的重要条件。所以,换热器出口水温的控制是工业过程很重要的研究课题。本文研究汽——水换热器的控制,控制任务是:通过调节载热体(蒸汽)的流量来控制换热器出口水的温度维持所需值,提高出水品质,保证产品质量,并最大限度地利用能源。目前,对换热器出口水温的控制大都采用传统的PID控制。但是,由于换热系统这种被控对象具有纯滞后、大惯性、参数时变的非线性特点,传统的PID控制往往不能满足其静态、动态特性的要求,所以,必须寻求一种先进的控制方法。本文在换热器出口水温的控制中,从基本模糊控制器的结构、原理出发,分析、讨论了影响系统性能的若干问题,对基本的模糊控制器的主要环节作了改进,提出了基于自调整加权因子的智能积分模糊控制器,该控制器控制规则采用带加权因子的解析表达式,并引入智能积分环节,通过MATLABSIMULINK工具仿真试验证明,该控制器提高了控制系统的动、静态性能,且具有结构简单、待整定参数少、控制规则简便、易实现、调试方便、适应性强等特点,成功地实现了换热器出口水温的控制。在本论文研究中,作者完成了以下几方面的内容:1.分析了二维模糊控制器的影响因素,及需要解决的主要问题。2.对模糊控制器的主要环节作了改进,设计了基于自调整加权因子的智能积分模糊(II-Fuzzy)控制器的框架结构。3.对换热器静、动态性能进行了分析,建立了被控对象的数学模型。4.通过MATLABSIMULINK工具构建控制系统仿真程序,并对控制过程进行仿真试验,分析所设计的模糊控制器的动、静态性能。5.为了说明智能模糊控制器控制算法的优越性,也设计出PID控制、Smith预估控制等多种控制方案,并给出仿真结果,进行控制效果的比较。
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