控制理論與仿真

1、控制理論與仿真,目錄,研究背景與意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀PID控制結(jié)論,1 研究背景與意義,牧草烘干機是開發(fā)植物蛋白飼料資源, 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)草粉的關(guān)鍵設(shè)備，因此我們必須重視牧草烘干設(shè)備的研發(fā)。國外的牧草烘干機械和草粉生產(chǎn)已有60多年的歷史，蘇聯(lián)、美國和英國是世界上最早使用牧草烘干機生產(chǎn)草粉的國家,而蘇美兩國是當(dāng)時世界上最大的草粉生產(chǎn)國。,國外的牧草烘干機械由于生產(chǎn)能力大和以石油產(chǎn)品為燃料等原因, 在我國使用存在很大困難。我國作為一個世界大國

2、，應(yīng)有適合國情及農(nóng)村生產(chǎn)條件的牧草烘干機。然而，有了好的干燥技術(shù)只是改進牧草烘干機性能的基礎(chǔ)。我們應(yīng)當(dāng)采用一種先進的控制技術(shù)對烘干機進行準(zhǔn)確控制，來提高整個烘干機的綜合市場競爭力。,2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,我國的牧草人工干燥技術(shù)起步較晚，基本是從國外引進和仿制開始的。 1988年，貴州農(nóng)學(xué)院經(jīng)過三年努力，研制出QG—l00型青飼料高溫快速氣流滾筒式烘干機組。1989 年，中國船舶重工集團公司713 所成功研制出我國首93QH-300 型

3、牧草高溫快速烘干機組 。,2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀,1992年，貴州農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)工程系成功研制了100A型牧草烘干機組。2003年至今，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)研制出了5HC型牧草保質(zhì)干燥機。,,2004 年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出9G-650 型飼草秸稈高溫快速干燥成套設(shè)備并順利通過國家驗收。2006 年，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出四重滾筒式牧草干燥設(shè)備。并且在實驗中用模糊邏輯對其過程進行控制。,從整體上看，我國牧草機械發(fā)展相對落后，加工機械設(shè)備制造質(zhì)量差

4、，可靠性低，而且不配套，并且牧草干燥成本過高，對牧草品質(zhì)缺乏快速控制手段。,1910 年 ，美國的路易斯安那州成立了第一家生產(chǎn)脫水苜蓿草粉的加工企業(yè)。1926 年，該州的農(nóng)業(yè)試驗站設(shè)計出了世界上第一臺真正意義上的轉(zhuǎn)筒式牧草高溫快速干燥設(shè)備。,2.2國外研究現(xiàn)狀,1929年，該設(shè)備的改進機型問世 。1988年英國北方農(nóng)牧業(yè)機械公司研制出一種超高頻飼料烘干機。,2007年，韓國金相斗發(fā)明了一種能夠檢測在預(yù)定時間內(nèi)加熱機構(gòu)通/斷切換次數(shù)是

5、否超過預(yù)設(shè)次數(shù)的烘干系統(tǒng)。2001年西班牙的Asunión及加拿大的Hector budman等人用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)gain-scheduled PI控制器控制牧草烘干機的變化參數(shù)，與傳統(tǒng)PI控制對比發(fā)現(xiàn)此種控制器可以減少烘干機的能耗、,提高生產(chǎn)率、縮短成本回收時間。但此種算法在系統(tǒng)干擾量增多的情況下控制效果急劇下降。從國外烘干實驗室對牧草烘干機控制算法的試驗研究中可以發(fā)現(xiàn)，他們正在將各種先進控制算法綜合應(yīng)用在牧草烘干機的控制中，

6、通過揚長避短的方式來實現(xiàn)牧草烘干機的最優(yōu)控制。,4 PID控制,模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖,4.1PID控制原理,PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：　比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。,積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)T,T越大，積分作用越弱，反之則越強。 微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得太大之前

7、，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。,以二階線性傳遞函數(shù)為被控對象，進行模擬PID控制。在信號發(fā)生器中選擇正弦信號，仿真時取Kp＝60，Ki＝1，Kd＝3，輸入指令為 其中，A＝1.0，f＝0.20Hz 被控對象模型選定為：,4.2連續(xù)系統(tǒng)的基本PID仿真,連續(xù)系統(tǒng)PID的Simulink仿真模型為;,連續(xù)系統(tǒng)的模擬PID控制正弦響應(yīng)仿真曲線為：,5總結(jié),PID控制結(jié)構(gòu)簡單、