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模糊控制在加氢脱硫催化反应器中的应用

作　者: 徐顺帆
导　师: 仲崇权
学　校: 大连理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 电加热炉大滞后系统模糊控制可编程控制器 Modbus TCP
分类号: TP273.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

加热反应是化学实验中十分常见的化学反应之一。电加热炉结构简单、密封性能好,适用于各类化学反应场合,因此得到了广泛地应用。由于在加热过程中电加热炉的特性参数实时改变,应用一般的PID控制方法无法解决超调和滞后问题。本课题有关加氢脱硫催化反应温度控制的研究正是基于这种应用背景提出来的。分析了所研究的电加热炉产生超调和滞后的原因,介绍了模糊控制系统的结构,对模糊控制原理中模糊子集、隶属函数、模糊语言以及推理规则进行了分析,并对几种常用的模糊逻辑系统的优缺点进行了比较。针对催化反应对温度控制的要求和电加热炉的系统特性,研究了一种带多个调整因子的模糊控制方法。这种控制方法针对被控对象的不同状态,通过修改后的调整因子的值来改变各个输入量在计算模糊输出时所占的权重,实现了模糊控制的智能化,解决电加热炉在加热过程中出现的超调问题,改善了电加热炉在升温过程中的升温速度剧烈波动的问题。介绍PLC(可编程逻辑控制器)的性能指标和编程语言,将PLC作为系统的主控制器,通过编程进行模糊控制,并采用指针实现PLC的多段程序升温控制。采用Visual Studio.NET在计算机上开发监控软件,使用MODBUS TCP协议与PLC进行以太网通讯。监控软件分为数据处理模块和参数设置模块,数据处理模块实现对采集数据的储存和显示,参数设置模块对温度控制参数以及监控系统参数进行设置。通过实验验证,采用带多个调整因子的模糊控制算法能有效地解决电加热炉温度控制中的温度超调和升温速度问题,达到预期的控温效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 文章研究重点  10
  1.4 文章主要内容与结构  10-12
2 模糊控制理论  12-20
  2.1 模糊控制系统的结构  12-13
  2.2 模糊控制原理  13-17
    2.2.1 模糊子集  13
    2.2.2 模糊子集的运算  13
    2.2.3 隶属函数  13-14
    2.2.4 模糊分布  14-15
    2.2.5 模糊语言及推理规则  15-17
  2.3 常见的模糊逻辑系统  17-18
    2.3.1 模糊逻辑系统  17
    2.3.2 T-S模糊系统  17
    2.3.3 基于模糊基函数的模糊系统  17-18
  2.4 模糊控制系统的万能逼近性  18
  2.5 本章总结  18-20
3 电加热炉模糊控制器设计  20-26
  3.1 电加热炉控制技术  20-21
  3.2 模糊控制器  21-24
    3.2.1 输入变量  21
    3.2.2 控制规则的设计  21-22
    3.2.3 建立模糊控制表  22-24
    3.2.4 解模糊输出  24
  3.3 本章总结  24-26
4 PLC程序设计  26-33
  4.1 PEC5000概述  26-27
  4.2 模糊控制程序设计  27-29
  4.3 多段程序升温实现  29-31
  4.4 开关量输出的光电隔离  31
  4.5 本章总结  31-33
5 监控软件设计  33-39
  5.1 以太网通讯模块  33-35
    5.1.1 socket套接字  33-34
    5.1.2 通讯协议  34-35
  5.2 数据处理模块  35-36
  5.3 参数设置模块  36-38
  5.4 本章总结  38-39
6 实验验证  39-44
  6.1 实验平台介绍  39-40
  6.2 温度控制要求  40
  6.3 温度控制实验验证  40-41
  6.4 多段程序升温控制验证  41-42
  6.5 实验结论  42
  6.6 本章总结  42-44
结论  44-46
参考文献  46-49
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  49-50
致谢  50-52

模糊控制在加氢脱硫催化反应器中的应用

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