时滞系统控制方法研究及其在锅炉给水加药中的应用

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时滞系统作为复杂控制系统中的一个重要部分广泛存在于现代的工业过程中。同时,它也是控制理论应用的一个重要领域,因此对于时滞系统的研究有其很重要的意义。由于时滞环节所固有的特性决定了其控制的复杂性,因此本文提出了时滞系统的控制方法研究及其模型设计。 首先,文章分析了滞后环节对系统性能的影响,探讨了几种基于数学模型的常规控制方法:微分先行、Smith预估以及内模控制等。虽然这些算法比较成熟,但仍然存在着对系统模型变化比较敏感的缺点,所以文章对这些常规的控制方法进行了理论上的进一步分析并对其进行了性能上的改进,从而降低了由于模型变化给系统带来的不利影响,提高了系统的鲁棒性。 然后,总结了基于数学模型的常规控制方法所固有的缺陷:控制系统对模型变化比较敏感,提出了模糊自适应PID控制方法。由于模糊控制在解决模型变化对系统带来不利影响方面有其独特的优越性;而PID算法有其固有的优点并广泛应用于目前的工业过程中;模糊自适应PID正是结合了两者各自的优点,此种方法运用专家的经验知识写成控制规则库预存于计算机中,然后就可以根据系统模型参数的变化智能性地调节PID参数,使系统的控制性能得到了提高,仿真研究也表明此种方法的可行性。 最后,提出了分散控制的新型控制方法并将其应用于锅炉给水加药控制系统中。对于锅炉给水加药系统从总体上来看它属于典型的大时滞系统的范畴,由于从加药点到锅炉给水需要经过多个环节,时间滞后比较大,并且各环节之间又存在着互异的滞后,集中控制在解决这些问题时就有其局限性;而分散控制将复杂的系统合理的分解成单个相对较简单的子系统,这样就使各子系统具有较强的自由性和自治性,同时也为系统模型的设计带来了很大的方便,并且当单个子系统出现故障时,只需单独对其修改,大幅度提高了系统的容错性,仿真研究也表明了分散控制的可行性,达到了锅炉给水的指标要求。可见,在解决复杂系统控制问题方面,对分散控制研究有其很重要的实际意义。
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