基于PAC的时滞系统二自由度模糊内模控制

摘要

在工业生产过程中，时滞过程是经常遇到的，而且也比较难以控制，尤其是对大时滞对象的控制一直是一个难题。针对时滞过程的内模控制系统由于设计方法简单，目标明确，参数调节简便，在时滞工业过程控制中有着广泛的应用。PAC(Programmable Automatic Controller)作为一种新型的可编程自动化控制器，与PLC相比，具有开放的体系结构和优秀的互操作性、灵活性；与PC相比，又具有更高的稳定性和更好的实时性，因此能更好地满足现代工业自动化的要求，是目前工业自动化领域研究的热点之一。将内模控制和PAC相结合，应用于时滞工业过程，将具有重要实用意义。
　　 本文首先论述了PAC的产生背景以及时滞过程特性及各种控制方法，主要包含三个部分：经典控制方法、先进控制方法和智能控制方法，并探讨了各种控制方法的优劣。然后详细介绍了模糊控制方法和内模控制方法，并介绍了相应的设计方法。
　　 其次在论述了二自由度控制原理的基础上，指出了常规一自由度内模控制的应用局限性：需要在鲁棒性能和鲁棒稳定性间折中。因此本文研究提出了二自由度内模控制方法，并给出了相应的参数设计方法。
　　 再次分别针对内模控制和模糊控制的优缺点，提出将内模控制和模糊控制相结合，应用于时滞工业控制。进一步结合二自由度内模控制系统和模糊控制，提出了二自由度模糊内模控制。
　　 最后针对过程控制中常见的一阶惯性时滞对象和二阶惯性时滞对象，在几种模型失配的情况下，分别对常规一自由度内模控制、二自由度内模控制和二自由度模糊内模控制进行PAC控制C语言算法研究。
　　 研究表明，与常规一自由度内模控制相比，本文提出的二自由度模糊内模控制不仅具有更高的稳定性，也提高了系统的响应速度。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 PAC概述

1.1.1 PAC控制器的产生背景

1.1.2 PAC定义

1.1.3 PAC在时滞控制过程中的应用

1.2时滞过程的特点

1.3滞后过程控制方法概述

1.3.1经典控制方法

1.3.2先进控制算法

1.3.3智能控制方法

1.3.4其他方法

1.4本论文研究的主要内容

2模糊系统与模糊控制原理

2.1 概述

2.2模糊控制的基本原理

2.2.1模糊系统的基本构成

2.3模糊控制器的结构

2.4模糊控制系统的稳定性问题

2.5模糊控制系统研究中存在的问题和展望

2.5.1存在的问题

2.5.2模糊控制展望

2.6本章小结

3 内模系统与内模控制原理

3.1 内模控制概述

3.2 内模控制系统基本原理

3.2.1 内模控制系统基本结构

3.2.2 内模控制与经典反馈的关系

3.2.3内模控制性质

3.2.4内模控制器设计

3.3 内模控制系统的鲁棒性问题

3.3.1鲁棒基础知识

3.3.2灵敏度函数和补灵敏度函数

3.3.3 内模控制系统的鲁棒性分析

3.4仿真研究

3.5本章小结

4二自由度模糊内模控制系统

4.1二自由度控制系统

4.1.1 二自由度原理

4.2二自由度内模控制系统

4.2.1 二自由度内模控制系统参数整定

4.3二自由度模糊内模控制系统

4.3.1 内模控制器滤波器时间常数模糊智能调节

4.3.2 内模控制器及滤波器时间常数模糊智能调节

4.4本章小结

5算法实现与结果分析

5.1算法实现流程

5.2一阶惯性时滞过程仿真研究

5.2.1 时滞时间失配时的研究与分析

5.2.2 时滞时间、比例系数及时间常数失配时的研究与分析

5.3二阶惯性时滞过程研究与分析

5.3.1 时滞时间失配时的研究与分析

5.3.2 时滞时间、比例系数及时间常数失配时的研究与分析

5.4小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢