智能控制理论及应用大作业

干馏炉温度模糊控制研究

专业：控制理论与控制工程

姓名：啦啦

学号：0000000摘要干馏过程的控制对象模型串级PID控制模糊PID控制系统仿真及结果分析摘要

油页岩干馏工业越来越受到人们的重视。其干馏控制效果的优劣直接影响页岩油的产量，而温度控制又是页岩干馏炉控制系统中的关键环节，因此页岩炼油过程中的温度控制具有十分重要的现实意义。

由于干馏炉温度控制系统具有惯性、滞后和难以获得精确数学模型等特点，本文在串级PID控制的基础上引入模糊控制，作为智能控制算法应用于干馏炉温度控制系统，构成模糊PID控制器来整定温度控制系统主控回路的PID参数，这样既保持了PID控制器的结构简单、适应性强的优点，又能在线调整PID控制器的参数，以适应页岩干馏过程模型参数的变化。

最后通过Matlab仿真，分析了模糊PID控制器的动态响应和抗干扰能力，并与传统串级PID控制进行比较。结果表明，设计的模糊PID控制器超调量较小，调节时间短，抗干扰能力较好，能达到较好的控制效果。

干馏炉的工艺流程图

干馏过程的控制对象模型

串级PID控制

随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。串级控制是一种易于实现且效果又较好的控制方法，在生产过程中的应用也比较普遍。串级控制系统框图：干馏炉温度串级PID控制缺陷：

在实际应用中，很多工业过程都具有高阶、非线性、大迟延及时变等特性，给以精确数学模型为基础的现代控制理论的应用带来了困难。PID控制器的参数整定必须相对于某一模型己知、系统参数已知的系统，但事实上大多数的生产过程都具有非线性和时变性，其特性随时间的变化而变化，而且干扰因素较多，当模型参数或者工况发生变化，运行人员要根据经验来改变参数，工程上通常用试凑法进行整定，需要反复试验，反复试凑工作量比较大，消耗大量的时间和精力，虽然这样在一定程度上也能满足运行要求，但是不可避免地存在盲目性。所以有必要研究智能控制技术手段与PID控制相结合来控制较复杂的工业过程。模糊PID控制

为了实现ATP干馏炉干馏区温度的无差控制，将模糊控制器与PID控制器结合在一起。以温度的偏差e和偏差变化率ec作为输入，根据偏差的特征，找出PID参数与温度偏差e、偏差变化率ec之间的模糊关系，在运行中不断检测e与ec，根据模糊规则对三个参数进行修改，来满足不同e与ec对控制参数的不同要求，使干馏过程具有良好的动态和静态性能，进而获得更加满意的控制效果。温度控制回路模糊PID控制器的设计

ATP炉温度控制系统采用的模糊PID结构如图：

模糊控制器的设计包括：控制系统的模糊概念的确定，包括论域、模糊集合；输入精确量的模糊化过程，确定隶属度函数；确定模糊控制规则；模糊推理；完成模糊量到精确量的转化。

模糊PID算法流程图温度控制模糊PID控制器的输入输出参数设计

NBNMNSZOPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMPSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB

NBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMPSZOZONMNBNBNMNSPSZOZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNMNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPBPMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB

系统仿真及结果分析

1.串级PID控制仿真框图串级PID参数的比较

串级PID的响应曲线：组1100.3100.150.1229.20.2100.150.12370.17100.150.12

模糊控制器设计模糊规则显示

模糊PID的响应曲线：两种控制方法性能指标比较：引入干扰的温度响应曲线：控制方法串级PID控制1984008.9模糊PID控制1903501.9

从图中可以看出，加入一个扰动信号后，模糊PID控制器的调节时间短，恢复设定值的时间较快，抗干扰性能较好。从以上仿真图可以看出，针对温度这样一个时变的非线性的复杂系统，模糊PID控制器的超调小，调节时间短，控制效果较好。模糊PID控制方法是在模糊控制和PID控制的基础上，进行系统仿真，取得了较好的效果，其自适