基于電加熱爐溫度的預(yù)測函數(shù)控制系統(tǒng).pdf

1、溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)大范圍工況、大時(shí)滯、非線性的過程，但是傳統(tǒng)的控制器很難達(dá)到工業(yè)控制的要求，從而需要研究新的方法去解決這些難題。多模型結(jié)構(gòu)是通過把全局模型分化為一系列的局部模型，利用系統(tǒng)中的局部線性特征可以很好的解決大工況范圍造成的非線性的問題。預(yù)測函數(shù)控制作為一種新型的控制算法,能夠根據(jù)模型預(yù)測未來系統(tǒng)變化的趨勢，對未來的變化趨勢做出相應(yīng)的改變，并且這種控制算法的計(jì)算量小很適合在實(shí)時(shí)的控制領(lǐng)域，魯棒性能強(qiáng)能很好的克服系統(tǒng)的干擾，同時(shí)對

2、時(shí)間滯后的環(huán)節(jié)也表現(xiàn)出很好的控制性能。如果把兩者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合起來能夠?qū)I(yè)控制的發(fā)展起到推進(jìn)作用。
　　本研究針對電加熱爐中溫度如何快速穩(wěn)定的達(dá)到設(shè)定的工作點(diǎn)，而做了以下方面的研究。第一點(diǎn)，針對電加熱爐的大工況范圍和非線性的特點(diǎn)，把工作范圍按照溫度的區(qū)域進(jìn)行劃分，在局部的工作范圍內(nèi)建立的局部線性模型，從而把非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)為了局部的線性系統(tǒng)。根據(jù)劃分好的局部線性模型設(shè)計(jì)相應(yīng)工作范圍內(nèi)的預(yù)測函數(shù)控制器，并把Smith預(yù)估器引入到控制器的

3、設(shè)計(jì)中減小了時(shí)間滯后的問題，最后當(dāng)溫度跨過不同的工作區(qū)間時(shí)，利用多模型的切換思想進(jìn)行控制器間的切換。通過把此方法用在電加熱爐的控制，并獲得了較好的控制效果。第二點(diǎn)，在對局部模型進(jìn)行建模時(shí)利用整數(shù)階模型并不能反應(yīng)局部模型的特性，因此提出了一種分?jǐn)?shù)階模型的擬合。通過分?jǐn)?shù)階的Oustaloup數(shù)值方法把分?jǐn)?shù)階模型轉(zhuǎn)換為高階的整數(shù)階模型，從而通過預(yù)測函數(shù)設(shè)計(jì)局部模型的狀態(tài)空間控制器，最后通過各個(gè)模型的當(dāng)前誤差確定每個(gè)模型的加權(quán)系數(shù)，從而得到多模