关键字 |
| 模糊逻辑控制器,锥形槽,非线性过程,PI控制器,MATLAB。 |
介绍 |
| 在大多数的化工厂,液位控制是非常重要的因为所需的生产速度和库存是通过适当的控制流和水平。在这一点上很明显,液位控制是一个重要的问题。PID控制器和其他线性控制器是最受欢迎的控制方案被广泛实现控制处理罐的液位。这些技术被许多研究人员高度赞赏[7,8]因为控制器参数的调整将以最小的尝试。PID控制在1939年首次进入市场,仍是使用最广泛的控制器在过程控制,直到今天。比例积分(PI)控制器仍是最常用的控制器在该行业就职以来许多年前。它的受欢迎程度在工程师背后的主要原因是其简单的参数达到令人满意的性能调优,在工业应用。许多优化方法已经在调优控制器自1942年齐格勒和尼科尔斯[1]开创了一个统一的系统优化方法优化PI控制器。对于这个控制回路正常运转,必须适当调整PID回路。标准调优方法包括齐格勒-尼科尔斯Ultimate-cycle优化[1],Cohen-Coon吗?[3],Astrom和Hagglund[2]和其他许多传统技术。 |
| 锥形罐的液位控制是一个具有挑战性的问题,因为其非线性和横截面面积的变化。因此模糊逻辑控制器是高度优先。模糊逻辑控制器的好处包括简单和灵活性。模糊逻辑可以处理问题不准确和不完整的数据。一个语言变量是一个变量,它的值是语言。语言变量的概念是非常有用的在处理情况太复杂或太不明确是合理描述传统的定量表达式。这些语言变量也可以用模糊数表示。精度较高和高不需要努力。响应快,超调小、鲁棒性好可以通过模糊。模糊控制器有一个相对较小的计算成本。 They are also very simple to implement in that the user can easily observe and check each step in the workings of the software implementation. Since the introduction of the theory of fuzzy sets by Zadeh in 1965 [5] and the industrial application of the first fuzzy controller by E. H. Mamdani in 1974 [4], fuzzy systems have obtained a major role in engineering systems and consumer products in the 1980s and 1990s. Georgescu et al. [6] have demonstrated the application of fuzzy predictive PID controllers to a heating control system. |
| 在这里,一个倒非线性结构化锥形处理罐。通常圆锥坦克工业存储过程是高度优先因为重力卸料的形状,很难保持在理想点液体的水平。它具有非线性结构导致水箱中的液体上升对坦克设计倾角。所以有效的控制必不可少的过程在特定点维持液位。锥形罐压力作用是不同的每一点,在这篇文章中,一个模糊逻辑控制器实现和结果与直接合成控制技术。设置过程被认为是单输入单输出。e坦克下游上游进口阀和出口阀。 |
| 答:数学建模 |
| 锥形罐系统本质上是一个图1所示系统非线性动力学(10、12)。其非线性动力学描述的第一阶微分方程。这是根据物质守恒定律导出, |
| 流入率——外流率=积累 |
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| 描述数学模型的方程(4)单锥形罐液位控制,这个方程是在MATLAB仿真软件中实现和获得的反应是令人不安的一个过程,在进气流量阶跃变化代表一个过程一阶传递函数零死亡时间。过程增益(Kp),死亡时间,时间常数。 |
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| 答:直接合成法 |
| 直接合成(DS)是一个基于模型的优化技术。它使用一个确定的流程模型与用户指定闭环响应特性[10]。这是一个基于模型的优化技术。它使用一个确定的流程模型与一个用户指定的闭环响应特性。这种方法的一个优势是它提供了洞察的作用„模型?在控制系统的设计。整体设定值变化传递函数假设, |
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| 在重新整理方程(7),我们得到 |
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| b .模糊逻辑控制器 |
| 模糊控制器的框图见图3。模糊控制系统的设计包括几个步骤。首先,确定变量模糊控制系统[9]。话语的宇宙所有涉及的变量集。在这里,两个输入变量的模糊控制器的设计,误差和误差的变化率的水平,和一个输出变量,阀门开度。这些参数的论域是-50 + 50厘米,-25 + 25厘米。,0到100%的错误,错误和阀门开度的变化。 |
| 模糊集的设计这样一套特定的模糊集的起点在峰会之前的设置和终点设置为下一个模糊集的顶峰。这样做是为了简单起见。规则库通常是开发基于专家知识。规则库是由一个系统的理解和一些试验和错误操作。 |
| 重心法是用于去模糊化。为了获得良好的控制在非线性区域,整个设置划分为不同的区域和实现模糊控制器。四个模型获得0作为模型- 1 - 1.44厘米,1.44 - -5.76厘米model 2, 5.76 - -12.83厘米,模型3和模型4和12.83 - -23.04厘米过程获得0.0218,0.0654,0.109,0.155和0.041时间常数,分别为0.24,1.97,11.75。上述四个模型表示为一阶传递函数零延迟时间。 |
| 后调优过程是通过直接合成方法和模糊逻辑控制器,分析了单位阶跃输入做出反应的过程中,借助MATLAB仿真软件环境申请锥形罐。时域分析得到的性能比较表2中的设计控制器提出了定位点10厘米和22厘米。图4显示了设置点10厘米的仿真结果和22厘米。模糊逻辑控制器收益更好的反应直接合成法。模糊逻辑控制器提供了更快的上升时间和稳定时间比直接合成控制技术。 |
结论 |
| 在这个工作中,开发了一个基于规则的模糊控制方案的锥形槽液位控制。实现在模拟环境进行各种设置点和开发控制器调优可以适当跟踪提供程序可以允许系统选择基于设置点选择的价值。结果显然是对模糊控制方案,得出发达规则库的模糊控制技术是适用于非线性系统。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
表2 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- 齐格勒,g和尼克尔斯:B,“最佳设置自动控制器”,反式。ASME, 64759 - 768, 1942。
- Astrom K j .,。Hagglund .T,“自动调优简单的监管机构与规范在相位和振幅的利润”,自动化,20645 - 651年,1984年。
- G。科恩H和G。黑人:“理论考虑延迟控制”,75年反式ASME, pp.827/834, 1953年。
- Mamdani呃,“应用模糊控制算法简单动态植物”,Proc IEE, 121年,1974年,pp.1585 - 1588。
- 陈守煜,LA模糊,“信息与控制”,8(3),1965年,页339 - 353。
- c . Georgescu A Afshari和g . Bornard模糊预测PID控制器,加热控制应用程序”,Proc.第二IEEE Conf.的模糊系统,pp.1091 - 1098, 1993。
- 永宏Tan Xuanju和党Achiel Van Cauwenberghe普遍基于神经网络的非线性PID控制器”,IEEE,信息决策与控制,1999。
- s . Skogestad“简单分析模型和PID控制器调优规则”。j . Proc。续13卷,.291 - 309页,2003年。
- s . Nithya n . Sivakumaran t·k·Radhakrishnan和n . Anantharaman”基于软计算的实时控制器实现对非线性过程,“世界大会的程序工程和计算机科学(WCECS),卷2,2010年10月。
- 拉维可变电阻,Thyagarajan T. , “Application of Adaptive Control Technique to Interacting Non Linear Systems”, Electronics Computer Technology (ICECT), 2011 3rd International Conference, 386 – 392.2011.
- P。阿拉,M。Valluvan2, S。Ranganathan,“非线性建模和模拟坦克”,国际先进研究期刊》的研究电气、电子、仪器仪表工程、卷。2,问题2,2013年2月。
- Aravind P。,Valluvan M., Saranya M.,” Simulation based Modeling and Implementation of Adaptive Control Technique for Non Linear Process Tank”, International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 68– No.16, 2013.
- P。阿拉,克里GirirajKumar”,性能优化PI控制器的非线性过程中使用遗传算法”,国际目前的工程和技术杂志》,卷。3、5号,2013年。
- s . m . GiriRajkumar k博士拉姆库玛儿,桑杰Sarma O。V,“蚁群优化的实时应用,”国际《计算机应用》(0975 - 8887)3 -八号卷,2010年6月。
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