電熱爐是工業(yè)過程控制、科學(xué)實(shí)驗(yàn)中典型的被控對象。提高電熱爐溫度控制的精度對提高產(chǎn)品品質(zhì)、保障生產(chǎn)安全來說至關(guān)重要。因電熱爐溫度系統(tǒng)具有大滯后、升溫單向性和時(shí)變性等特點(diǎn),應(yīng)用傳統(tǒng)的控制手段很難達(dá)到理想的效果。因此,研究它的先進(jìn)控制方法非常必要。本文的主要內(nèi)容就是借助于粒子群算法,研究電熱爐溫度系統(tǒng)建模及優(yōu)化控制方法。本文首先介紹了課題組研制的一款微型電熱爐實(shí)驗(yàn)裝置,詳細(xì)闡述了設(shè)計(jì)思路、控制系統(tǒng)組成及工作原理,它由直流電壓驅(qū)動加熱,體積小,安全系數(shù)高,控制系統(tǒng)采用加拿大Quanser公司生產(chǎn)的Quarc控制平臺,與MATLAB/Simulink無縫連接,開放性高,是理想的科學(xué)實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)訓(xùn)的研發(fā)平臺。由于大滯后特性,直接在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行控制方案實(shí)施及參數(shù)整定耗時(shí)較長,可先建模并在仿真系統(tǒng)上優(yōu)化方案及參數(shù)然后再在裝置上實(shí)施,會提高效率、減少實(shí)驗(yàn)成本�；谠撃康�,本文研究了電熱爐溫度系統(tǒng)建模方法,根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定了兩個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)加滯后環(huán)節(jié)的模型結(jié)構(gòu),然后利用粒子群優(yōu)化模型中的靜態(tài)增益常數(shù)及兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù),使建立的模型能更真實(shí)地模擬系統(tǒng)運(yùn)動特性。其次,在仿真系統(tǒng)中設(shè)計(jì)... 

【文章來源】：吉林化工學(xué)院吉林省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的

8圖2.1電熱爐和電氣控制圖2.2.2熱電阻溫度傳感器一般用來檢測和傳遞溫度信號，在溫度控制系統(tǒng)中廣為存在和使用。目前市場上采用較多的是熱電阻傳感器。由于其測量精度高、測量范圍大，在溫度控制系統(tǒng)中得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。熱電阻是常用的測溫元件，在中低溫地區(qū)較為普遍使用。熱電阻溫度測量的原理是根據(jù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的升高而增加來測量溫度的。其主要優(yōu)點(diǎn)是精度高、性能穩(wěn)定。其中，鉑熱敏電阻的精度最高。其不僅常常應(yīng)用于生產(chǎn)生活溫度測量，而且還成為標(biāo)準(zhǔn)參考儀器。本課題選擇使用Pt100熱電阻對電熱鍋爐的溫度進(jìn)行測量和傳送。Pt100是鉑熱電阻，它的阻值與溫度成正比。用T表示溫度，R表示電阻阻值，兩者的關(guān)系近似可表示為：T=2.597R。2.2.3QUARC控制平臺QUARC軟件是Quanser基于MATLAB/Simulink開發(fā)的一款強(qiáng)大工具，用于簡化制定和部署復(fù)雜的實(shí)時(shí)機(jī)電一體化控制應(yīng)用過程。QUARC從Simulink仿真設(shè)計(jì)控制器中直接生成實(shí)時(shí)代碼，實(shí)時(shí)運(yùn)行在Windows系統(tǒng)上，全部過程不需要數(shù)字信號處理或?qū)懘a。QUARC與Quanser的研發(fā)平臺完美的結(jié)合幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何算法。QUARC結(jié)合Quanser的功放和數(shù)據(jù)采集卡組成一個(gè)RCP和HIL仿真開發(fā)環(huán)境，可用于通信、控制、信號處理、圖像處理、視頻處理等。QUARC集合了廣泛的功能，其快速控制

8圖2.1電熱爐和電氣控制圖2.2.2熱電阻溫度傳感器一般用來檢測和傳遞溫度信號，在溫度控制系統(tǒng)中廣為存在和使用。目前市場上采用較多的是熱電阻傳感器。由于其測量精度高、測量范圍大，在溫度控制系統(tǒng)中得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。熱電阻是常用的測溫元件，在中低溫地區(qū)較為普遍使用。熱電阻溫度測量的原理是根據(jù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的升高而增加來測量溫度的。其主要優(yōu)點(diǎn)是精度高、性能穩(wěn)定。其中，鉑熱敏電阻的精度最高。其不僅常常應(yīng)用于生產(chǎn)生活溫度測量，而且還成為標(biāo)準(zhǔn)參考儀器。本課題選擇使用Pt100熱電阻對電熱鍋爐的溫度進(jìn)行測量和傳送。Pt100是鉑熱電阻，它的阻值與溫度成正比。用T表示溫度，R表示電阻阻值，兩者的關(guān)系近似可表示為：T=2.597R。2.2.3QUARC控制平臺QUARC軟件是Quanser基于MATLAB/Simulink開發(fā)的一款強(qiáng)大工具，用于簡化制定和部署復(fù)雜的實(shí)時(shí)機(jī)電一體化控制應(yīng)用過程。QUARC從Simulink仿真設(shè)計(jì)控制器中直接生成實(shí)時(shí)代碼，實(shí)時(shí)運(yùn)行在Windows系統(tǒng)上，全部過程不需要數(shù)字信號處理或?qū)懘a。QUARC與Quanser的研發(fā)平臺完美的結(jié)合幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何算法。QUARC結(jié)合Quanser的功放和數(shù)據(jù)采集卡組成一個(gè)RCP和HIL仿真開發(fā)環(huán)境，可用于通信、控制、信號處理、圖像處理、視頻處理等。QUARC集合了廣泛的功能，其快速控制

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]非線性PID控制器研究-比例分量的非線性方法[J]. 胡包鋼.  自動化學(xué)報(bào). 2006(02)
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碩士論文
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[2]基于PLC的智能PID方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 沈乾坤.西安理工大學(xué) 2017
[3]粒子群算法的改進(jìn)及其在PID參數(shù)整定中的應(yīng)用[D]. 王博華.湖南大學(xué) 2017
[4]基于電加熱爐溫度的預(yù)測函數(shù)控制系統(tǒng)[D]. 徐衛(wèi)德.杭州電子科技大學(xué) 2017
[5]電加熱鍋爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D]. 余昌源.內(nèi)蒙古大學(xué) 2014
[6]分布式電熱鍋爐控制系統(tǒng)的研究[D]. 王華.南京理工大學(xué) 2013
[7]電鍋爐溫度控制算法的研究與應(yīng)用[D]. 高小鳳.太原科技大學(xué) 2013
[8]基于模糊預(yù)測控制的電鍋爐供熱控制系統(tǒng)研究[D]. 房明.東北大學(xué) 2012
[9]智能預(yù)測控制在電熱鍋爐供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 郭艷英.東北大學(xué) 2012
[10]模糊控制技術(shù)在電熱鍋爐溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 王麗娟.湖南大學(xué) 2007



本文編號：2954913