【摘 要】
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温度是实际生产过程中常见的被控量,温控系统具有大范围工况、非线性和大惯性特性,采用单一模型无法准确描述模型特征,影响控制精度:采用单一控制策略无法满足整个工艺控制要
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温度是实际生产过程中常见的被控量,温控系统具有大范围工况、非线性和大惯性特性,采用单一模型无法准确描述模型特征,影响控制精度:采用单一控制策略无法满足整个工艺控制要求,本文以实验室电加热器温控系统为平台,针对快速升温和匀速升降温过程,设计将智能控制与多模型控制方法相结合的控制器。
首先通过分析对象的非线性特性,利用MATLAB辨识工具箱分别在大幅升温、大幅降温、小幅升温、小幅降温四种工况下对模型参数进行辨识,得到对象模型集;在快速升温控制中,为避免控制作用由于滞后和热惯性对稳态阶段的影响根据仿人智能思想将控制分为“全压加速-零制动-稳态调节”三个阶段,各控制阶段根据对象特性选取相应模型,并利用辨识模型获得控制器参数和切换点,在稳态调节阶段针对升温和降温的正反模型特性引入多模型加权控制方法。实验结果表明,该方法控制器精度高、通用性强,系统响应速度和稳定性都有了很大提升。
在匀速升降温控制中,采用偏差累加方法在温度控制器基础上得到温度变化速率控制器,在匀速升温、降温过程中分别利用大幅、小幅对应传递函数构成偏差加权控制器以提高速率控制精度;温度上升或下降至稳态点附近时,在理想工艺曲线下,需同时对温度及其变化速率进行控制,出现了“单控制量-两被控量”的矛盾,针对上述情况,在控制过程中设计温度热惯性监测量实时监测控制器输出以进行温度及其变化速率的切换控制,实验结果表明,该方法提高了速率控制精度,很好的解决了温度及其变化速率控制的矛盾,使响应曲线与理想工艺曲线达到较大程度上的吻合。
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