硅碳棒電阻加熱爐的溫度控制系統(tǒng)的研究
2021-06-26 17:41:34 點(diǎn)擊：
不過(guò)關(guān)于硅碳棒電阻加熱爐的溫度控制系統(tǒng)的研究是比較豐富的，這與加熱爐的共性即大滯后大慣性是分不開的。國(guó)內(nèi)外學(xué)者己經(jīng)對(duì)像爐溫這類大滯后大慣性系統(tǒng)的控制理論展開了大量的研究工作。這些研究對(duì)硅碳棒加熱爐的溫度控制具有一定的指導(dǎo)意義。早期的研究主要是運(yùn)用線性系統(tǒng)的經(jīng)典方法對(duì)純滯后系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。譬如運(yùn)用Nyquist法分析純滯后系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，用Pade近似方法將純滯后環(huán)節(jié)近似為線性系統(tǒng)進(jìn)行根軌跡的分析綜合等。但總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)滯后時(shí)間較小時(shí)，只要我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)給予充分的考慮就可以了，實(shí)際的控制效果不會(huì)與設(shè)計(jì)要求相去甚遠(yuǎn)。對(duì)于滯后時(shí)間相對(duì)較大的系統(tǒng)，Smith提出了預(yù)估補(bǔ)償?shù)姆椒?，通過(guò)補(bǔ)償環(huán)節(jié)來(lái)消除或減弱閉環(huán)系統(tǒng)中純滯后因素的影響。只要對(duì)象的模型較精確，Smith方法的效果是比較理想的。但Smith預(yù)估控制器對(duì)于模型的誤差十分敏感，當(dāng)對(duì)象參數(shù)攝動(dòng)或出現(xiàn)負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)的現(xiàn)象，而且在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，要實(shí)現(xiàn)含有純滯后環(huán)節(jié)e的控制器是相當(dāng)困難的，因此Smith預(yù)估器并沒有得到廣泛的應(yīng)用。隨著控制理論的不斷發(fā)展，先后出現(xiàn)了多種改進(jìn)型的Smith預(yù)估控制法。在理論方面，主要是從分析模型參數(shù)失配對(duì)Smith預(yù)估控制器的硅碳棒性入手，然后對(duì)各種模型誤差進(jìn)行量化，再利用種種數(shù)學(xué)工具對(duì)其進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算，從而找出Smith預(yù)估控制器對(duì)模型失配硅碳棒性的方法。而在結(jié)構(gòu)方面，主要是在Smith預(yù)估控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上附加環(huán)節(jié)而得到一種新型的Smith預(yù)估器，或同各種其他控制算法相結(jié)合而得到一些頗有實(shí)用價(jià)值的復(fù)合控制策略，從而增加系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外擾動(dòng)的硅碳棒性能。
提出了在Smith基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上加上微分反饋環(huán)節(jié)，并組成閉環(huán)，其輸出不再是過(guò)渡時(shí)間基本不變的指數(shù)衰減過(guò)程，而是振蕩的衰減過(guò)程，使抑制干擾的速度得以加快。通過(guò)ISE指標(biāo)的比較，結(jié)果表明，改進(jìn)的預(yù)估器抑制干擾的能力大大增強(qiáng)了，其不足之處是當(dāng)模型參數(shù)中的純滯后時(shí)間發(fā)生較大變動(dòng)時(shí)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。文獻(xiàn)將抗干擾力強(qiáng)、控制作用及時(shí)的前饋控制(FFC)同Smith預(yù)估系統(tǒng)相結(jié)合，組成了FFC-Smith控制系統(tǒng)。由于引入了前饋補(bǔ)償，系統(tǒng)的抗干擾能力有了很大的改善。但它僅適用于能獲取較精確的被控過(guò)程控制通道數(shù)學(xué)模型和干擾通道數(shù)學(xué)模型的對(duì)象，并且要求干擾可測(cè)。zsrider.com
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