本文關鍵詞：基于貓群優(yōu)化的間歇式反應釜自調整模糊控制方法研究

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【摘要】：反應釜作為一種化學反應設備,在石油、化工、醫(yī)藥、食品等批量或半批量的生產(chǎn)過程中具有廣泛的應用。然而由于反應釜的溫度控制過程具有非線性、大慣性、強滯后和模型結構不確定等特性,導致使用傳統(tǒng)的控制方法難以取得良好的效果。本文以間歇式反應釜為對象,以溫度控制為目標,在深入研究其動態(tài)特性的基礎上,針對常規(guī)模糊控制存在的不足,提出了兩種基于貓群仿生算法優(yōu)化的自調整模糊控制方法,并對其在乙酸乙酯實際生產(chǎn)中的應用進行了探討。主要內(nèi)容如下:(1)針對常規(guī)模糊控制器的參數(shù)和規(guī)則在系統(tǒng)運行時無法在線調整的問題,提出一種基于貓群算法的規(guī)則自調整模糊控制方法,所設計的控制器通過引入一個含有加權因子的規(guī)則解析式,以系統(tǒng)的性能測試函數(shù)為指標,利用貓群算法對加權因子、量化因子等相關參數(shù)的取值進行智能尋優(yōu),得到一組相對最優(yōu)的模糊控制參數(shù),使跟蹤值達到較為理想的控制效果。仿真結果表明,與傳統(tǒng)模糊控制相比,該規(guī)則自調整模糊控制器能夠及時適應對象的動態(tài)特性變化,控制效果良好。(2)針對常規(guī)模糊控制器的模糊論域在系統(tǒng)運行時不能實時調整的問題,提出了一種基于貓群算法的變論域模糊控制方法。該方法中,分別對模糊控制器的輸入、輸出論域建立基于函數(shù)形式的伸縮因子,并利用貓群算法優(yōu)化伸縮因子函數(shù)表達式中的相關參數(shù)取值,以系統(tǒng)的性能測試函數(shù)為評價指標,實現(xiàn)伸縮因子的智能尋優(yōu),解決了模糊控制器實時論域調整與控制精度之間的矛盾,實現(xiàn)了論域的在線自調整。仿真結果表明,本文設計的基于貓群算法的變論域模糊控制器具有調節(jié)精度高、過渡時間短、實時性強等特點。(3)為了驗證控制算法的可行性,本文搭建了乙酸乙酯酯化反應生產(chǎn)線,該生產(chǎn)線以PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線為橋梁,以S7-300 PLC為控制主站、S7-200 PLC為從站,對整條生產(chǎn)線進行主從復合控制,并且通過上位計算機對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。其中,本文重點研究了該生產(chǎn)線中反應釜工段的溫度控制,基于STEP 7,編寫了數(shù)據(jù)采集模塊、濾波模塊、模糊控制模塊等相關的反應釜工段控制程序;基于組態(tài)王(KINGVIEW 6.53),設計了反應釜工段的上位機組態(tài)監(jiān)控畫面,對反應釜溫度進行實時監(jiān)控。最后對兩種自調整模糊控制算法進行了調試與運行,實際結果表明,所設計的控制算法具有反應速率快、穩(wěn)態(tài)誤差小、魯棒性強等特點,有較高的實用價值。
【關鍵詞】：間歇式反應釜 模糊控制 貓群算法 規(guī)則自調整 變論域
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ052;TP273.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.1 復合模糊控制12-13
• 1.2.2 自適應模糊控制13-14
• 1.2.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的模糊控制14
• 1.2.4 智能模糊控制14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 論文框架16-18
• 第2章 基于貓群算法的規(guī)則自調整模糊控制器設計18-28
• 2.1 模糊控制器結構18-19
• 2.2 貓群算法19-22
• 2.3 基于貓群算法的規(guī)則自調整模糊控制器設計22-25
• 2.3.1 CSO-FC控制器結構設計23-24
• 2.3.2 CSO-FC控制器實現(xiàn)步驟24-25
• 2.4 基于CSO-FC控制器仿真研究25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 基于貓群算法的變論域模糊控制器設計28-39
• 3.1 模糊控制的插值原理28-30
• 3.2 變論域模糊控制器原理及結構30-31
• 3.3 伸縮因子的構造31-33
• 3.4 基于貓群算法的變論域模糊控制器設計33-35
• 3.4.1 CSO-VUFC控制器結構設計33-35
• 3.4.2 CSO-VUFC控制器實現(xiàn)步驟35
• 3.5 基于CSO-VUFC控制器仿真研究35-38
• 3.6 本章小結38-39
• 第4章 反應釜控制系統(tǒng)硬件設計39-52
• 4.1 反應釜控制系統(tǒng)結構介紹39-40
• 4.2 反應釜工藝介紹與系統(tǒng)接線設計40-47
• 4.3 反應釜控制系統(tǒng)硬件設備選型47-51
• 4.3.1 可編程邏輯控制器的選型47-48
• 4.3.2 模擬量輸入/輸出擴展模塊48
• 4.3.3 PROFIBUS現(xiàn)場總線48-49
• 4.3.4 調壓模塊49
• 4.3.5 加熱管49
• 4.3.6 溫度傳感器49-50
• 4.3.7 溫度變送器50
• 4.3.8 變頻器50-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 反應釜控制系統(tǒng)應用軟件設計與實驗分析52-64
• 5.1 PROFIBUS-DP硬件組態(tài)和網(wǎng)絡通信52-53
• 5.2 反應釜控制系統(tǒng)程序設計53-58
• 5.2.1 數(shù)據(jù)采集轉換模塊54-55
• 5.2.2 濾波程序模塊55-56
• 5.2.3 模糊控制模塊56-58
• 5.3 反應釜控制系統(tǒng)上位機組態(tài)監(jiān)控設計58-60
• 5.3.1 反應釜溫度控制界面58-59
• 5.3.2 反應釜溫度實時數(shù)據(jù)界面59
• 5.3.3 反應釜溫度控制曲線59-60
• 5.4 實驗結果60-63
• 5.5 本章小結63-64
• 第6章 總結與展望64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士學位期間的研究成果71

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本文編號：561273