先进控制系统在工业中的应用

文:李方园2013年3月

    控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。在工业方面,对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量,包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等,都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统,以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。
    但是在实际生产中,复杂工业过程往往具有不确定性(环境结构和参数的未知性、时变性、随机性、突变性)、非线性、变量间的关联性以及信息的不完全性和大纯滞后性等,要想获得精确的数学模型十分困难。因此,对于过程控制系统的设计,已不能采用单一基于定量的数学模型的传统控制理论和控制技术,必须进一步开发高级的过程控制系统,研究先进的过程控制规律,以及将现有的控制理论和方法向过程控制领域移植和改造等方面越来越受到控制界的关注。这些先进控制系统包括模糊控制、自适应控制、人工神经网络控制、学习控制和基于信息论的智能控制等。
    本期由王乃旭撰写的《基于模糊控制算法在水泥回转窑监控系统的应用》以水泥回转窑锻烧系统为背景,对水泥回转窑控制系统进行了控制算法的设计和仿真研究,应用MATLAB仿真软件中的模型辨识工具进行数据仿真得到了水泥回转窑锻烧系统的各个监控参数的辨识模型。考虑系统时变、滞后等特性的影响,针对系统主要的监控参数,利用辨识出的模型进行了模糊控制算法的设计。
    由王随平等撰写的《基于模糊自适应Smith的氧气底吹炉温度控制》一文指出,在氧气底吹铅冶炼过程中,氧气底吹炉的温度状态对粗铅质量及整个工艺流程的节能起着至关重要的作用。常规Smith预估控制对模型准确性要求较高,而控制系统一旦受到外部环境影响,则实际系统模型与所建立的模型会出现偏差,控制效果会受到影响,甚至不再满足控制要求。针对模型失配的情况,提出了结合模糊PID控制和模型参考自适应Smith的温度控制系统。仿真结果表明,模糊自适应Smith预估控制器在一定的模型失配的情况下仍然具有良好的控制效果。

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