基于MATLAB窑温模糊控制系统设计与仿真.docVIP

基于MATLAB的窑温模糊控制系统 的设计与仿真 姓 名： 刘波 班 级： 测控08-1 学 号： 12 指导教师： 白晶 目录 1. 摘要 2 2. 引言 2 3. 模糊控制器的设计 2 1).窑温的模糊控制窑温是一个重要的工艺参数, 它的稳定对整条生产线的稳产、高产和节能具有重大影响。 3 2).模糊控制器的设计 4 5. 结语 7 6. 参考资料 7 7. 心得体会 7 摘要 回转窑双烧过程中的窑温是影响窑产和质圣的重要因素, 严重时会引起锅窑, 影响生产的正常进行。在分析影响窑沮的几个重要原因后, 提出了模栩技制才案在回转窑遥度技制中的应用, 利用matlab中的模栩二兵箱设计模栩撞制器, 方便有效地实现参数自调整模栩撞制来统的设计与仿真。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。 引言 回转窑生产过程是一个理化反应过程, 具有大惯性、纯滞后、非线性等特点, 在这个过程中窑温作为一个非线性对象, 干扰因素较多, 难以获得准确的数学模型。因此, 采用传统的控制策略往往难以获得令人满意的控制品质。为此世界上很多公司除了注重DCS系统在回转窑生产线的应用外, 还特别开发了一些应用与生产工艺各主要环节的先进控制策略, 其中模糊控制技术在窑温稳定方面有一定的效果。而matlab作为一种开放的编程语言, 提供了多种用户扩展工具, 相继推出的建模可视化功能Simulink和工具箱为仿真研究提供了有利的工具。借助于它们, 可以直观方便地进行分析、计算和仿真工作。而模糊控制是基于模糊语言推理的控制方法。本文采用matlab和Simlink建立回转窑的模糊控制系统结构, 并进行了仿真。 模糊控制器的设计 窑温控制系统如图1所示, 控制器采用本文设计的模糊控制器。被控对象为回转窑, 其数学模型为一般可表示为具有纯滞后的一阶惯性环节根据控制系统的参数随物料不同而变化的特点, 提出模糊控制方案。以G(s)=6/(8000+240s+1)为例加以说明。 1).窑温的模糊控制窑温是一个重要的工艺参数, 它的稳定对整条生产线的稳产、高产和节能具有重大影响。 根据对生产工艺和现场数据的分析以及操作人员经验的总结, 可发现:.如果增加给煤电机转速, 则增大了进入窑的煤粉量, 这就会加快窑的反应, 使窑温升高。转速越高, 则温度上升的速度越快?.如果增加生料电机转速, 则增大了入窑生料流量, 这将增加窑内反应物料数量, 使窑温升高。 但生料流量增大到一定程度后, 由于物料未能充分反应, 窑内温度反而会下降。事实上, 入窑生料流量与入窑煤粉流量之间应维持一定的比例关系, 以便进行充分的反应?.如果增大回转窑转速, 则窑内温度会略有下降, 但两者之间的关系不是很明显。正常情况下, 窑的转速基本上是不变的。由此可见, 影响窑温的因素很多, 但给煤电机的转速是一个主要因素。而其他因素诸如生料电机的转速和回转窑的转速也对窑温有一定影响,且各因素之间存在藕合关系, 但它们的作用不是线性的, 难以建立一个准确的数学模型来描述这个过程。如采用传统的控制方法, 即通过建立对象模型来实现对窑温的控制则非常困难, 因此采用模糊控制技术实现对窑温的自动调节 。 2).模糊控制器的设计 模糊控制器的输入变量为窑温偏差E和温度偏差的变化EC, 输出变量为给煤电机转速增量U, 将回转窑转速和生料电机转速作为干扰因素处理。在Matlab命令窗口运行Fuzzy函数来建立一个FIS文件, 选择模糊控制器的类型为MAM_DANI型, 根据图1系统的要求确定其输入E和 EC的隶属度函数为高斯型(Gaussmf)输出U的隶属度函数为三角形(Trimf)。它们的隶属度函数如图2、图3所示。 模糊控制器的核心是模糊规则库的建立, 建立模糊规则库常用的方法是根据工艺操作及对操作人员经验的总结, 抽取相应的模糊规则, 但获得的规则较为粗糙, 且因操作人员经验的不同而带有一定的主观性。另一种方法是应用系统辨识技术, 根据输入输出数据建立对象的模糊模型, 再根据模糊模型提取相应的模糊控制规则。在此采用 了先建立对象的模糊模型, 再提取模糊控制规则,同时借鉴操作人员的经验和现场控制情况对控制规则做适当修改的方法。模糊控制规则见表1。根据表1. 将此规则改写成FIS系统的规则语句, 如对于第条, 写成: 这样就建立一个FIS文件。取其文件名为lykz.fis。用户可以随时调用该文件以修改模型。用户也可以选择FILE主菜单下的“save to workspace” 子菜单将计算结果以矩阵变量的形式存入内存缓冲区, 从而可以在simulink仿真平台上将该矩阵变量作为参数赋给