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模糊自调整二自由度PID控制器及在磨矿分级中的应用

作　者: 薛洁
导　师: 钱鑫；张云生
学　校: 昆明理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 选矿过程磨矿分级 PID控制模糊控制智能控制二自由度仿真
分类号: TD921
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
下　载: 1799次
引　用: 6次
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内容摘要

在选矿过程乃至整个工业过程的基础控制中，广泛采用着机理简单、结构改变灵活的常规PID控制方式。但常规的PID控制方式一方面不能兼顾系统对设定值跟踪和干扰抑制两方面的综合要求，另一方面其参数的整定依赖于被控过程的精确数学模型：对被控过程的机理分析的越透彻，建立的数学模型越精确，整定的PID参数越恰当，控制效果也就越好。然而，选矿过程是一个复杂的、存在众多干扰因素的过程，惯性大、滞后时间长，各变量间耦合严重，有很强的非线性和时变性，是难以用精确的数学模型描述的。针对选矿过程的这种实际特点，本文介绍了二自由度PID控制方法，以及先进的智能控制技术——模糊技术与其有机结合的方法和途径。介绍并提出了几种控制方案，主要包括： (1)针对常规PID控制不能实现控制系统的设定值跟踪特性与干扰抑制特性俱佳的特点，阐述了在选矿过程乃至整个工业控制领域中运用新型的二自由度PID控制的必要性，并介绍了经过改进的其先进型形式和高级型形式。仿真结果表明这种PID控制方式及其改进形式克服了上述缺点。 (2)针对选矿过程中存在着大量模糊量的特点，在分析、总结模糊控制本质思想的基础上，设计了一种控制规则自调整的模糊控制器。该控制器基于把输入“归档”，然后“分档”进行控制的思想。仿真结果验证了该控制器的简单有效性。 (3)把模糊技术与高级的二自由度PID控制相结合，设计了一种基于模糊推理的二自由度PID自调整控制器，实现了在不同状态下，利用模糊推理对PID参数进行在线自动的整定。最后，将该控制器运用于选矿磨矿分级过程中的磨机给矿量控制中，进行仿真实验，大量的仿真实验结果表明，该控制器对模型、环境具有适应能力和鲁棒性，可应用于磨矿分级过程。

全文目录

中文摘要  51-52
英文摘要  52-57
第一章概述  57-69
  §1．1 工业自动化的发展与现状  57-58
  §1．2 选矿自动化的发展与现状  58-60
  §1．3 问题的提出  60-63
    一．传统的PID控制方式  60-61
    二．二自由度PID控制方式  61-62
    三．自适应PID控制方式  62-63
  §1．4 解决问题的途径  63-66
    一．智能控制  64
    二．模糊控制  64-65
    三．传统控制与智能控制相结合  65-66
  §1．5 本论文研究的主要内容  66-69
    一．作者的主要工作  66-68
    二．论文内容综述  68-69
第二章两种PID控制方式的比较  69-92
  §2．1 传统的（一自由度）PID控制方式  69-76
    一． PID控制的基本形式  69-71
    二． PID控制器参数的整定方法  71-72
    三．传统的（一自由度）PID控制方式的优缺点  72-76
  §2．2 二自由度PID控制的基本形式  76-82
    一．二自由度控制方式  76-79
    二．二自由度PID控制方式  79-82
  §2．3 基于二自由度PID控制方式的仿真实验  82-87
    一．采用设定值滤波型二自由度PID控制方式的原因  82-83
    二．设定值滤波器的导出  83-84
    三．积分时间的二自由度化  84-85
    四．设定值滤波型二自由度PID控制的功能框图  85-86
    五．仿真实验  86-87
  §2．4 改进型及高级型二自由度PID控制  87-92
    一．改进型二自由度PID控制方式  87-88
    二．高级型二自由度PID控制方式  88-90
    三．基于改进型和高级型二自由度PID控制方式的仿真实验  90-92
第三章模糊控制及其控制规则的自动整定  92-104
  §3．1 模糊控制的基本原理  93-99
    一．基本概念  93-94
    二．模糊控制器的基本工作原理  94-99
  §3．2 模糊控制规则的实质  99-103
    一．输入“归档”与控制量“分档”控制  99-100
    二．控制规则的改进  100-102
    三．仿真实验  102-103
  §3．3 本章小结  103-104
第四章一种模糊自调整二自由度PID控制器  104-117
  §4．1 引言  104-106
  §4．2 模糊自调整二自由度PID控制器的原理  106-110
    一．二自由度化系数与系统动态响应的关系  106
    二． PID控制器参数与系统动态响应的关系  106-108
    三．模糊自调整PID控制器的实现  108-110
  §4．3 仿真实验  110-117
第五章模糊自调整二自由度PID控制器在选矿磨矿分级中的应用  117-128
  §5．1 引言  117-118
  §5．2 磨矿分级过程工艺分析  118-119
  §5．3 磨矿分级过程控制分析  119-121
    一．磨矿分级过程的控制目标  120
    二．磨矿分级过程控制系统分析  120-121
  §5．4 模型建立及仿真  121-128
    一．磨矿分级过程控制结构的确定  121-122
    二．现场数据采集及模型建立  122-124
    三．对磨机给矿量控制的仿真  124-128
结束语  128-130
参考文献  130-144
致谢  144-145
攻读博士学位期间发表的学术论文  145
攻读博士学位期间所获奖励  145

模糊自调整二自由度PID控制器及在磨矿分级中的应用

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