模糊Smith控制在PLC中的实现及应用

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时滞系统作为复杂控制系统中的一个重要部分，广泛存在于现代的工业过程中。同时，它也是控制理论应用的一个重要领域，因此对于时滞系统的研究有很重要的意义。本文研究了时滞系统的Smith控制方法，并实现了其在水箱液位控制中的应用。
　　通过实验建模和机理建模的方法建立了由液位传感器、电动调节阀及水箱组成的广义对象的数学模型。针对被控对象的时滞特性，为提高Smith预估器的鲁棒性，采用模糊Smith结构的控制器。为消除模糊控制引起的稳态误差，设计出带有积分作用的模糊Smith预估控制器。使用Matlab/Simulink对该控制算法进行仿真，仿真结果表明带积分的模糊Smith控制的鲁棒性较好，在超调量、响应时间等方面都有较好的控制品质，且可实现稳态无静差。
　　由于Smith控制需要被控对象精确数学模型，利用自适应控制的优点，分别基于局部参数最优理论与李雅普诺夫稳定理论设计出自适应Smith控制器。仿真结果表明自适应Smith控制有着较好的鲁棒性能、动态性能和抗干扰性。
　　根据以上的理论与仿真研究，将带积分的模糊Smith控制应用于天煌教仪THJ-1过程控制实验装置中水箱液位的控制，该系统的控制器为西门子S7-300 PLC，离线计算出模糊查询表，将Smith预估算法离散化，运用控制器编程软件STEP7编写程序，在西门子S7-300 PLC上实现该控制算法。并且使用WinCC监控组态软件，设计实验监控界面，对实验过程进行实时监控。结果表明，本文所采用的模糊Smith控制算法，不需要被控对象的精确数学模型，可以有效地克服时滞，有较好的控制品质，鲁棒性较强。

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作者
王飞;
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作者单位

东华大学;

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授予单位东华大学;
学科控制理论与控制工程
授予学位硕士
导师姓名石红瑞;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TP273.5;
关键词
时滞系统; Smith控制; 水箱液位; 编写程序; 实时监控;

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