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1、 本 科 毕 业 论 文基于灰色系统理论的烧结矿性能研究 The sinter performance study based on the grey system theory学院名称： 机械工程学院 专业班级： 机械电子工程12-1 学生姓名： * 学生学号： 201201040032 指导教师姓名： * 指导教师职称： 副教授 2016年05月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获
2、得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。目 录中文摘要、关键词I英文摘要、关键词II引言1第一章 传统的加热炉温度控制系统31.1 加
3、热炉及其模型的建立31.1.1 加热温度控制系统总体结构图31.1.2 加热温度控制系统模型的建立3 1.2 简单控制系统41.2.1 被控变量的选择41.2.2 选择被控变量的原则41.2.3 操纵变量的选择41.3 常用复杂控制系统41.3.1 串级控制系统41.3.2 比值控制系统71.3.3 前馈控制系统81.4 先进控制系统10第二章 SMITH预估补偿控制器设计112.1 纯滞后系统概述112.2 补偿控制方案112.3 纯滞后补偿的基本原理112.4 smith预估器控制理论112.5 改进型Smith控制理论142.5.1 抗干扰的史密斯预估器142.5.2 改进型史密斯预估器
4、152.5.3 增益自适应补偿方案162.6 PI调节器的控制规律172.7 控制参数整定方法的介绍19第三章 加热炉温度控制系统仿真研究213.1 MATLAB的介绍213.2 Smith补偿控制控制参数整定与仿真研究223.2.1 整定系统控制参数223.2.2 改进型Smith补偿控制器仿真研究23结论29致谢30参考文献31Smith预估控制器在安钢加热炉温度控制中的应用摘要：在工业生产过程中，工业生产对象大多在不同程度上有着纯延迟。纯滞后过程的控制是制领域重要的研究课题，我国有很多自动化工作者也在一直关注着这个问题。经过研究我们发现，在传统的加热炉温度控制系统中，原料油的出口温度一直
5、受到流量及加热炉炉膛中的温度的影响。如果系统中存在一些干扰，导致流量发生变化或者炉膛中温度波动，就会导致控制效果很不理想。在滞后非常小的系统中，我们通常采用常规的反馈控制方法来进行温度控制。但是在在大滞后或纯滞后系统面前，常规的控制方法往往显得无能为力，因此我们通常采用补偿控制方法。我们提出了Smith预估补偿控制系统，Smith预估控制补偿方法在给定信号变化引起系统变化的场合具有非常好的性能指标。但这种方法有一个非常致命的弱点，它十分容易受到过程模型的影响。如果模型的滞后时间t与实际值相差较大，Smith预估算法就很难达到预期的控制效果。因此我们提出了改进型的Smith控制系统。关键词：加热
6、炉；增益自适应；史密斯预估器Application of Smith Predictive Control to AnYang Steel Heating Furnace Temperature ControlAbstract：Large delay time has been the focus of research in the control field. Furnace temperature control are examples of such complex control objects. The traditional furnace temperature contro
7、l system uses raw oil outlet temperature with the fuel oil flow cascade control or furnace temperature，but due to volatility in fuel flow，that the temperature control less effective. And in recent years，owing to the transformation of the furnace and the enlargement of furnace volume，making the contr
8、ol system exist a large time lag. For no or less delay，the system usually adopts PID control. For large delay system，PID control effect is not good，it need additional compensation. Thus puts forward Smith-predictor compensator control system. The Smith-predictor in the matching model has good perfor
9、mance when，but this algorithm heavily depends on the exact match model， but it is difficult to do in practice. Smith-predictor algorithm is difficult to obtain good control effect when the model mismatch. Thus put forward an improved Smith-predictor control system.The improved Smith predictor algori
10、thm not only can keep the system stability but also decreases oscillation frequency，increases convergence speed.Keywords：furnace;gain adaptive control ;Smith-predictorII引言1. 研究的背景及意义加热炉温度控制系统属于一种有着比较大的滞后的系统，如果要最大化地消除或者减少这种现象，我们必须改变那些比较传统的控制方式，创新思维，去采用温度、流量的串级控制，并且引进煤气热值和烟气残余氧气检测值，并且对空气和煤气调配的比值进行比较合理
11、的调配、优化，这样我们就可以实现加热炉高效率燃烧控制，并且对温度的控制也会更加迅速。在存在纯滞后的工业生产过程中，过程控制通道中通常存在有纯滞后的现象，并且这种现象会使被控量不能够及时地反映所承受的干扰，而且这样的过程必然会有较明显的超调量和需要较长的调节时间产生，这个过程是一个比较难以控制的过程，它的控制难度将随着纯滞后占整个过程动态时间参数的比例增加而增加。一般情况下，过程的时间常数T是纯滞后的2倍，如果遇到这样的情况，我们称过程是大滞后过程。当T与之比减小时，过程中的相位滞后增加，从而使超调量增大，甚至会由于严重超调而出现聚爆、结焦等事故。此外，大滞后现象的产生会大大地降低整个控制系统的
12、稳定性，因此我国在这个领域的专家们一直密切关注着对大滞后过程的控制，我们也在想尽各种办法，不断地探索，努力去解决这个问题。2. 国内外基于加热炉温度控制的研究随着生产过程控制要求的不断提高、控制理论与控制技术的不断进步与发展，我国的自动化研究工作者们研究出了许多与生产形势相适应的控制系统。但是由于系统中存在有滞后环节，使得整个系统的控制品质有所下降，甚至导致了闭环系统的不稳定。最近几年，我国的自动化工作者们对时滞系统的控制方法的研究从来没有停止过。从20世纪50年代开始，我国的研究者们在时滞控制系统领域发现了两种方式，它们分别是以模型为基础的方法和没有模型。经过学家们多年的研究，我们逐渐以智能
13、控制取代了传统控制，或者是传统和智能的结合。PID控制算法是到目前为止为止广泛应用于生产实践中的一种控制方法。在生产过程大多采用PID控制来进行控制，它的优点是结构非常简单、适用于很多控制领域、鲁棒性好。然而PID控制也有它的一些缺点，还需要我们解决，特别是在纯滞后的系统中，常规PID控制发挥不了太大的作用。（1）国外最早在1958年提出预估控制器，这是一个时滞预估补偿算法，其优点是把时滞环节转移到了闭环的外边，提高了系统的控制质量，但其过于依赖精准的数学模型，实际应用比较困难。针对这种情况，我们在它的基础上做了一些改进，有了一些方案，基本上分为两类:其一是对它的结构进行一些改进；其二是使参数
14、的设置更为合理；（2）最早从1980年开始，随着现代控制理论和人工智能理论基础的不断发展，我们针对在工业过程中出现的时变性、耦合性和不确定性等一系列特性，提出了很多非常有效的解决方案。现今国内外的温度控制技术基本上都是基于反馈控制的理论。反馈控制理论的主要组成部分包括测量、比较和执行。测量注重的是对象的变量，并把这个变量和我们预期的值进行对比，对于系统响应出现的一些波动，我们可以用误差纠正的调节方法。怎样去调节系统，并把系统产生的误差降到最低，是理论应用的重中之重；（3）我们也经常把神经网络应用于工业过程中的滞后系统。神经网络具有自组织和自学习的特点，而且可以进行在线和不在线学习，容错性比较强
15、。在时滞系统中的应用，神经网络主要用来进行辨识和控制。其中在辨识方面，我们可以用其来辩识系统的参数和滞后时间；在控制方面，主要有模型参考自适应控制和预测控制。另外，神经网络和Smith控制结合对时滞系统进行控制，也是一个行之有效的方法；（4）鲁棒控制可以有效的控制或消除变结构控制系统在干扰和系统参数变化中出现的鲁棒性。我们已经广泛注意到了变结构控制的这一优点，我们对非时滞变结构控制系统的研究己形成比较完善的一套理论体系，而时滞变结构控制理论是一个具有前景的研究方向。到目前为止，我们在时滞系统的变结构控制理论的研究仍处于萌芽阶段，研究成果较少，需要研究工作者们不断的进行完善和改进。第一章 传统的加热炉温度控制系统1.1 加热炉及其模型的建立在当代的工业生产中，我们通常是用加热炉对生产对象进行加热和
