【摘要】：流動式太陽能集熱器熱性能測試系統(tǒng)是按國標(biāo)要求設(shè)計的一套新型檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)在一定程度上提高了集熱器產(chǎn)品的檢測效率，其中，采用了PID算法對溫度進(jìn)行控制，但是這種方法使溫度難以快速進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，影響了檢測效率。為此，本文研究設(shè)計與設(shè)計了一種模糊預(yù)測控制方法，對提高溫度控制的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，進(jìn)而提高集熱器產(chǎn)品的檢測效率具有重大的意義。本文進(jìn)行的主要工作有： (1)進(jìn)行了大量的集熱器熱性能測試試驗，經(jīng)過分析試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)二次加熱系統(tǒng)是高精度溫度控制的核心環(huán)節(jié)，總結(jié)了當(dāng)前PID控制方法對于二次加熱水箱溫度控制的不足，提出了一種模糊預(yù)測控制方案。建立了二次加熱溫控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并搭建了試驗平臺。 (2)探討了數(shù)學(xué)模型參數(shù)辨識的方法；并根據(jù)二次加熱溫控系統(tǒng)階躍響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)，采用作圖分析法對數(shù)學(xué)模型參數(shù)進(jìn)行了辨識；結(jié)合模糊控制算法與預(yù)測控制算法的優(yōu)點，設(shè)計了一種模糊預(yù)測控制算法。 (3)根據(jù)集熱器熱性能測試系統(tǒng)的溫度控制試驗數(shù)據(jù)，設(shè)計了一種模糊預(yù)測控制器，運用軟件SIMULINK分別建立了基于PID控制算法的仿真模型以及基于模糊預(yù)測控制算法的仿真模型。通過對比仿真試驗，驗證了模糊預(yù)測控制策略對于溫度控制的有效性。 仿真說明，模糊預(yù)測控制方法使溫度具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與較快的響應(yīng)速度，能夠提高系統(tǒng)的檢測效率。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK513.1;TP273
【圖文】：

用模糊數(shù)學(xué)將它量化，則形成了模糊控制算法，這即是模糊控制理論。模糊控制器具備以下幾個特點[34]：1) 模糊控制是一種智能控制:模糊控制的控制量是由模糊推理導(dǎo)出的，運用了人類思想中的模糊詞匯，如“高”、“低”等。這種推理比較靈活、智能化。2) 不需要精確的數(shù)學(xué)模型:模糊控制器是以人的經(jīng)驗知識為基礎(chǔ)而設(shè)計的，不依賴于數(shù)學(xué)模型。3) 容易被接受: 模糊控制規(guī)則是模糊控制的核心所在，是用人類言語描述的，易被人們所理解和接受。4) 魯棒性好:無論被控對象是否是線性的，模糊控制器均能有效的進(jìn)行控制，魯棒性和適應(yīng)性良好。2.1.2 模糊控制系統(tǒng)模糊控制系統(tǒng)由檢測裝置、I/O 口裝置、模糊控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及被控對象等幾個部分組成[35]，如下圖 2.1 所示。

圖 2.2 模糊控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1. 模糊化模糊控制器的輸入需經(jīng)模糊化[37]由精確值轉(zhuǎn)換成模糊輸入。模糊化步驟如(1) 先處理輸入量使其滿足模糊控制器的要求，二維度模糊控制器的輸入常為誤差及誤差的變化。(2) 定義尺度變換因子，將上述輸入量變換到輸入論域范圍內(nèi)。(3) 將上述變換結(jié)果進(jìn)行模糊處理得到模糊輸入量。2. 知識庫知識庫通常由數(shù)據(jù)庫和模糊控制規(guī)則庫組成，它包含了具體工業(yè)領(lǐng)域中的識和要求控制的目標(biāo)[38]。(1) 數(shù)據(jù)庫包含語言變量的尺度變換因子、隸屬度函數(shù)和模糊空間分級數(shù)(2) 規(guī)則庫含有許多控制規(guī)則，是用模糊語言變量表示的，反映了專家的驗知識。3. 模糊推理

圖 2.3 預(yù)測控制機(jī)構(gòu)示意圖發(fā)展至今，預(yù)測控制己有上百種具體算法，而且均具有不同的表現(xiàn)形式，一般都包含了預(yù)測模型、滾動優(yōu)化、反饋校正三個基本要素[48]，本文則以在本題中使用的動態(tài)矩陣控制算法為例給出預(yù)測控制三要素的工作原理。2.2.2 動態(tài)矩陣控制算法1. 預(yù)測模型預(yù)測模型是用來描述系統(tǒng)動態(tài)特性的，它能根據(jù)當(dāng)前輸入及對象的歷史信預(yù)測其未來輸出[49]。預(yù)測值將反作用于系統(tǒng)，據(jù)此得到系統(tǒng)的控制輸入，使得輸入作用下的系統(tǒng)響應(yīng)值更加接近期望值。與傳統(tǒng)的控制不同的是，預(yù)測控制于模型結(jié)構(gòu)沒有嚴(yán)格的要求，只要具備了預(yù)測功能均可以作為預(yù)測模型使用，打破了傳統(tǒng)，使得建立模型更加的方便、快捷。按結(jié)構(gòu)形式劃分，預(yù)測模型包括非參數(shù)模型如基于階躍響應(yīng)的預(yù)測模型、于脈沖相應(yīng)的預(yù)測模型等，以及等參數(shù)模型如基于差分方程的預(yù)測模型、基于

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫炳達(dá),曾光,范昕煒,黃定華;大滯后時變對象的一種自適應(yīng)預(yù)估最優(yōu)控制[J];電工技術(shù)學(xué)報;1999年06期

2 宋云霞,朱學(xué)峰;大時滯過程控制方法及應(yīng)用[J];化工自動化及儀表;2001年04期

3 楊馬英,王樹青,王驥程;大時滯過程的預(yù)測控制——催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)原料預(yù)熱回路控制[J];控制理論與應(yīng)用;2000年01期

4 戴連奎;多變量動態(tài)矩陣控制系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性[J];控制理論與應(yīng)用;2001年04期

5 尹紀(jì)欣;朱長軍;;太陽能的利用及其發(fā)展趨勢[J];新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年01期

6 謝書明,柴天佑;一種參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制器[J];信息與控制;1998年04期

7 張文匯;模糊控制理論淺析[J];伊犁教育學(xué)院學(xué)報;2002年04期

8 張衛(wèi)東,孫優(yōu)賢;基于Taylor展開的Smith預(yù)估器優(yōu)化設(shè)計[J];儀器儀表學(xué)報;1997年02期

9 馮曉露;覃來豐;岑可法;;基于遺傳算法的模糊控制器動態(tài)優(yōu)化方法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2007年03期

10 范永勝,徐治皋,陳來九;基于動態(tài)特性機(jī)理分析的鍋爐過熱汽溫自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;1997年01期

本文編號：2782647