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先进PID算法研究及其在开口闪点仪温控系统中的应用

作　者: 商亮亮
导　师: 徐文尚
学　校: 山东科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 开口闪点仪系统辨识先进PID 线性升温
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

开口石油闪点是表征该石油产品在使用、存储和运输条件下安全性的一个重要指标,用于鉴定油品及其它可燃液体发生火灾的危险性。所测闪点值的准确度对石油产品的使用、存储和运输具有重要的安全性意义。由于开口闪点仪温度控制系统具有非线性、大惯性、时变和大滞后等特点,目前市场上销售的开口闪点仪大都存在控制精度不高,尤其在预设闪点前28度内没有达到国家标准的规定。本文对先进PID算法进行了仿真研究并将其应用在开口闪点仪温度控制系统中。首先,阐述了开口闪点仪温度控制系统的工作原理；采用典型阶跃信号做输入,基于最小二乘法运用Matlab中的M语言编程,辨识出开口闪点仪温度控制系统的数学模型。其次,针对一阶惯性加滞后被控对象,在Matlab/Simulink平台上设计了仿真模型,分别在模型匹配和模型失配情况下,对内模PID、模糊自整定PID、Smith预估神经元PID这三种先进PID算法对比研究。通过仿真对比研究,得出内模PID具有最佳的控制效果。再次,设计了开口闪点测定仪温度控制系统中各部分的硬件原理图,并购买相关元器件完成硬件的安装调试。最后,基于程序模块化设计思想,设计了开口闪点测定仪温度控制系统中各个模块程序流程图,并利用C语言编程实现了算法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-18
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 课题的国内外研究现状  12-15
  1.3 开口闪点测定仪的发展及国内外研究现状  15-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-18
2 开口闪点仪温控系统工作原理及模型辨识  18-23
  2.1 开口闪点仪温控系统的工作原理  18
  2.2 系统辨识算法的原理  18-20
  2.3 系统辨识输入信号及部分源程序  20-23
3 内模PID算法仿真研究  23-30
  3.1 内模原理  23-26
  3.2 IMC-PID控制器设计  26-27
  3.3 基于辨识模型的IMC-PID仿真研究  27-30
4 模糊自整定PID算法研究  30-45
  4.1 模糊控制的基本原理  30-34
  4.2 模糊自整定PID控制器的原理  34-39
  4.3 模糊自整定PID控制器的设计  39-42
  4.4 基于辨识模型的模糊自整定PID仿真研究  42-45
5 Smith预估神经元PID算法研究  45-59
  5.1 神经元控制理论基础  45-48
  5.2 单神经元自适应PID控制  48-50
  5.3 Smith预估算法原理  50-53
  5.4 基于Smith预估神经元PID算法的控制器设计与仿真  53-56
  5.5 三种算法的仿真对比研究  56-59
6 开口闪点仪温度控制系统软硬件设计  59-71
  6.1 开口闪点仪温度控制系统概述  59
  6.2 温度控制系统硬件电路设计  59-66
  6.3 温度控制系统软件设计  66-71
7 结论与展望  71-73
  7.1 本文的主要工作和结论  71
  7.2 展望  71-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  74-75
参考文献  75-76

先进PID算法研究及其在开口闪点仪温控系统中的应用

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