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稀土萃取中模糊自调整PID的给料流量智能控制系统研究

作　者: 肖顺根
导　师: 龚姚腾
学　校: 江西理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 给料流量控制模糊自调整PID控制 MATLAB仿真 C8051F310
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 75次
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内容摘要

给料流量控制是稀土萃取生产过程中一个非常重要的环节,它的精确与否将直接影响稀土萃取的质量。在我国,自动化控制程度比较低的稀土生产企业几乎是靠人工控制阀门来控制给料流量,而自动化控制程度较高的稀土生产企业则多利用经典PID控制来控制给料流量。就给料流量控制精度和稳定性而言,前者是利用人工操作来控制阀门的开度,可想而知,它的精度和稳定性肯定是无法保证;而后者多采用经典PID控制的方式来调节阀门的开度,从控制精度的角度看,经典PID控制确实是一种优良且实用的控制方法,并且一般都能达到稀土生产企业所要求的精度,但是,从系统的稳定性而言,PID控制的给料流量系统一旦受到外界的干扰(通常稀土萃取过程的给料流量控制系统的流量阀工作的环境比较复杂以及管道、水锤、压力和温度等因素的影响,决定了它是一个大惯性、纯滞后和非线性的易受到干扰的系统),由于PID控制的算法固定,无法自动地调整PID参数因而将造成系统很不稳定甚至失效。鉴于此,通过将模糊智能控制和传统经典PID控制相结合即模糊自调整PID智能控制技术,笔者设计了一套模糊自调整PID智能控制算法来调节稀土萃取中的给料流量。这种方法最大特点是使流量调节系统有了很好的智能性,能够自动调整PID参数,让系统有了更好的稳定性。本文首先对当前稀土企业中常用给料流量控制方法进行了相应分析。在此基础上,根据现场的实际条件以及控制要求,提出了以C8051F310单片机为控制器,三相混合式步进电机为执行单元,数字流量阀为控制对象以及涡轮流量计为反馈装置的给料流量控制系统研究方案。其次,为了实现流量的既精确又稳定的给料,在建立控制系统的数学模型基础上,设计了一个两输入三输出的模糊自调整PID控制算法来实现流量参数的实时控制,通过模糊控制规则在线调整PID控制器的参数,并在MATLAB下实现该控制器的计算机仿真。仿真结果表明:模糊自调整PID控制的给料流量调节系统能满足稀土萃取工艺的精度要求(通过对系统的误差分析可得到),与传统PID控制相比,动态响应曲线更好、响应时间更短、超调量更小,稳态精度更高,抗干扰性能更优越。最后,在上述基础上,通过对硬件电路和软件程序的设计,为现场试验奠定了良好的基础。给料流量的模糊自调整PID控制系统很好的解决了当系统受到外界干扰而造成不稳定甚至失效这一难题,为给料流量自动控制提供了一条有效的途径。

稀土萃取中模糊自调整PID的给料流量智能控制系统研究

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