炭化系統(tǒng)中的模糊自適應(yīng)PID設(shè)計及Smith預(yù)估器的改進.pdf

1、隨著世界人口的增長，人類對木材資源的需求也日益增加。木材資源作為一種可再生的自然資源，其可再生的能力已經(jīng)無法滿足人類日益增長的需要。如何有效地利用有限的木材資源，提高木材的使用效率以及提高木材制品的質(zhì)量受到了世界各國政府的關(guān)注。木材炭化技術(shù)是指在不含任何化學(xué)劑的條件下對木材進行高溫炭化處理。經(jīng)過炭化技術(shù)處理后的木材具有防腐、抗蟲蛀、環(huán)保、耐用等特點，所以該技術(shù)是延長木材使用壽命、減少環(huán)境污染和提高木材性能的有效措施。然而國內(nèi)木材炭化生產(chǎn)

2、過程使用的控制算法還不成熟，炭化木的生產(chǎn)效率還不是很高，因此對木材炭化過程的控制技術(shù)研究具有重要的意義。
　　本文在模糊PID控制、自適應(yīng)控制和Smith預(yù)估器的基礎(chǔ)上，提出一種改進型的模糊自適應(yīng)PID-Smith預(yù)估器。該方案由前端控制器和后端控制器共同組成。采用基于木材炭化控制過程設(shè)計的模糊自適應(yīng)PID控制器作為前端控制器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器。根據(jù)木材炭化控制過程的特點和PID參數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律，設(shè)計出一系列模糊規(guī)則，并將模糊

3、規(guī)則運用到模糊自適應(yīng)PID控制器中。此外，針對炭化控制系統(tǒng)具有時滯性的特點，本文對Smith預(yù)估器進行了研究。針對在缺乏精確數(shù)學(xué)模型且參數(shù)時變的時滯性控制系統(tǒng)中，基于PID控制器的Smith預(yù)估器無法得到理想的控制效果，在常規(guī)Smith預(yù)估器的基礎(chǔ)上，引入一個內(nèi)反饋環(huán)和一個自適應(yīng)調(diào)節(jié)器，設(shè)計出一種改進型Smith預(yù)估器，進而確保了系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定性，增強了控制器對時變環(huán)境的抗干擾能力，并將它作為本文改進方案的后端控制器。
　　本文在

4、Matlab下進行了仿真實驗。首先驗證了模糊自適應(yīng)PID控制器作為前端控制器的穩(wěn)定性。然后分別在模型精確和模型失配的情況下，進行常規(guī)模糊自適應(yīng)PID-Smith預(yù)估器和本文改進方案的對比實驗。仿真實驗表明:本文改進方案相比于常規(guī)的模糊自適應(yīng)PID-Smith預(yù)估器而言，在一定程度上減少了系統(tǒng)的超調(diào)量。在模型失配20％的情況下，改進方案受模型變化的影響較小，在加入外界干擾信號后，圍繞預(yù)期值的波動范圍較窄，具有較強的穩(wěn)定性。
　　本文