本 科 畢 業(yè) 論 文基于灰色系統(tǒng)理論的燒結(jié)礦性能研究 The sinter performance study based on the grey system theory學院名稱： 機械工程學院 專業(yè)班級： 機械電子工程12-1 學生姓名： *** 學生學號： 201201040032 指導教師姓名： *** 指導教師職稱： 副教授 2016年05月畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學院及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期： 指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期： 使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學院關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。

目 錄中文摘要、關鍵詞 I英文摘要、關鍵詞 II引言 1第一章 傳統(tǒng)的加熱爐溫度控制系統(tǒng) 31.1 加熱爐及其模型的建立 31.1.1 加熱溫度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 31.1.2 加熱溫度控制系統(tǒng)模型的建立 3 1.2 簡單控制系統(tǒng) 41.2.1 被控變量的選擇 41.2.2 選擇被控變量的原則 41.2.3 操縱變量的選擇 41.3 常用復雜控制系統(tǒng) 41.3.1 串級控制系統(tǒng) 41.3.2 比值控制系統(tǒng) 71.3.3 前饋控制系統(tǒng) 81.4 先進控制系統(tǒng) 10第二章 SMITH預估補償控制器設計 112.1 純滯后系統(tǒng)概述 112.2 補償控制方案 112.3 純滯后補償?shù)幕驹?112.4 smith預估器控制理論 112.5 改進型Smith控制理論 142.5.1 抗干擾的史密斯預估器 142.5.2 改進型史密斯預估器 152.5.3 增益自適應補償方案 162.6 PI調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律 172.7 控制參數(shù)整定方法的介紹 19第三章 加熱爐溫度控制系統(tǒng)仿真研究 213.1 MATLAB的介紹 213.2 Smith補償控制控制參數(shù)整定與仿真研究 223.2.1 整定系統(tǒng)控制參數(shù) 223.2.2 改進型Smith補償控制器仿真研究 23結(jié)論 29致謝 30參考文獻 31Smith預估控制器在安鋼加熱爐溫度控制中的應用摘要：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)生產(chǎn)對象大多在不同程度上有著純延遲。

純滯后過程的控制是制領域重要的研究課題，我國有很多自動化工作者也在一直關注著這個問題經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的加熱爐溫度控制系統(tǒng)中，原料油的出口溫度一直受到流量及加熱爐爐膛中的溫度的影響如果系統(tǒng)中存在一些干擾，導致流量發(fā)生變化或者爐膛中溫度波動，就會導致控制效果很不理想在滯后非常小的系統(tǒng)中，我們通常采用常規(guī)的反饋控制方法來進行溫度控制但是在在大滯后或純滯后系統(tǒng)面前，常規(guī)的控制方法往往顯得無能為力，因此我們通常采用補償控制方法我們提出了Smith預估補償控制系統(tǒng)，Smith預估控制補償方法在給定信號變化引起系統(tǒng)變化的場合具有非常好的性能指標但這種方法有一個非常致命的弱點，它十分容易受到過程模型的影響如果模型的滯后時間t與實際值相差較大，Smith預估算法就很難達到預期的控制效果因此我們提出了改進型的Smith控制系統(tǒng)關鍵詞：加熱爐；增益自適應；史密斯預估器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 control 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 control 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 performance 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 algorithm 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. 研究的背景及意義加熱爐溫度控制系統(tǒng)屬于一種有著比較大的滯后的系統(tǒng)，如果要最大化地消除或者減少這種現(xiàn)象，我們必須改變那些比較傳統(tǒng)的控制方式，創(chuàng)新思維，去采用溫度、流量的串級控制，并且引進煤氣熱值和煙氣殘余氧氣檢測值，并且對空氣和煤氣調(diào)配的比值進行比較合理的調(diào)配、優(yōu)化，這樣我們就可以實現(xiàn)加熱爐高效率燃燒控制，并且對溫度的控制也會更加迅速。

在存在純滯后的工業(yè)生產(chǎn)過程中，過程控制通道中通常存在有純滯后的現(xiàn)象，并且這種現(xiàn)象會使被控量不能夠及時地反映所承受的干擾，而且這樣的過程必然會有較明顯的超調(diào)量和需要較長的調(diào)節(jié)時間產(chǎn)生，這個過程是一個比較難以控制的過程，它的控制難度將隨著純滯后占整個過程動態(tài)時間參數(shù)的比例增加而增加一般情況下，過程的時間常數(shù)T是純滯后的2倍，如果遇到這樣的情況，我們稱過程是大滯后過程當T與之比減小時，過程中的相位滯后增加，從而使超調(diào)量增大，甚至會由于嚴重超調(diào)而出現(xiàn)聚爆、結(jié)焦等事故此外，大滯后現(xiàn)象的產(chǎn)生會大大地降低整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此我國在這個領域的專家們一直密切關注著對大滯后過程的控制，我們也在想盡各種辦法，不斷地探索，努力去解決這個問題2. 國內(nèi)外基于加熱爐溫度控制的研究隨著生產(chǎn)過程控制要求的不斷提高、控制理論與控制技術的不斷進步與發(fā)展，我國的自動化研究工作者們研究出了許多與生產(chǎn)形勢相適應的控制系統(tǒng)但是由于系統(tǒng)中存在有滯后環(huán)節(jié)，使得整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)有所下降，甚至導致了閉環(huán)系統(tǒng)的不穩(wěn)定最近幾年，我國的自動化工作者們對時滯系統(tǒng)的控制方法的研究從來沒有停止過從20世紀50年代開始，我國的研究者們在時滯控制系統(tǒng)領域發(fā)現(xiàn)了兩種方式，它們分別是以模型為基礎的方法和沒有模型。

經(jīng)過學家們多年的研究，我們逐漸以智能控制取代了傳統(tǒng)控制，或者是傳統(tǒng)和智能的結(jié)合PID控制算法是到目前為止為止廣泛應用于生產(chǎn)實踐中的一種控制方法在生產(chǎn)過程大多采用PID控制來進行控制，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)非常簡單、適用于很多控制領域、魯棒性好然而PID控制也有它的一些缺點，還需要我們解決，特別是在純滯后的系統(tǒng)中，常規(guī)PID控制發(fā)揮不了太大的作用1）國外最早在1958年提出預估控制器，這是一個時滯預估補償算法，其優(yōu)點是把時滯環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到了閉環(huán)的外邊，提高了系統(tǒng)的控制質(zhì)量，但其過于依賴精準的數(shù)學模型，實際應用比較困難針對這種情況，我們在它的基礎上做了一些改進，有了一些方案，基本上分為兩類:其一是對它的結(jié)構(gòu)進行一些改進；其二是使參數(shù)的設置更為合理；（2）最早從1980年開始，隨著現(xiàn)代控制理論和人工智能理論基礎的不斷發(fā)展，我們針對在工業(yè)過程中出現(xiàn)的時變性、耦合性和不確定性等一系列特性，提出了很多非常有效的解決方案現(xiàn)今國內(nèi)外的溫度控制技術基本上都是基于反饋控制的理論反饋控制理論的主要組成部分包括測量、比較和執(zhí)行測量注重的是對象的變量，并把這個變量和我們預期的值進行對比，對于系統(tǒng)響應出現(xiàn)的一些波動，我們可以用誤差糾正的調(diào)節(jié)方法。

怎樣去調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并把系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差降到最低，是理論應用的重中之重；（3）我們也經(jīng)常把神經(jīng)網(wǎng)絡應用于工業(yè)過程中的滯后系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡具有自組織和自學習的特點，而且可以進行在線和不在線學習，容錯性比較強在時滯系統(tǒng)中的應用，神經(jīng)網(wǎng)絡主要用來進行辨識和控制其中在辨識方面，我們可以用其來辯識系統(tǒng)的參數(shù)和滯后時間；在控制方面，主要有模型參考自適應控制和預測控制另外，神經(jīng)網(wǎng)絡和Smith控制結(jié)合對時滯系統(tǒng)進行控制，也是一個行之有效的方法；（4）魯棒控制可以有效的控制或消除變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)在干擾和系統(tǒng)參數(shù)變化中出現(xiàn)的魯棒性我們已經(jīng)廣泛注意到了變結(jié)構(gòu)控制的這一優(yōu)點，我們對非時滯變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的研究己形成比較完善的一套理論體系，而時滯變結(jié)構(gòu)控制理論是一個具有前景的研究方向到目前為止，我們在時滯系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制理論的研究仍處于萌芽階段，研究成果較少，需要研究工作者們不斷的進行完善和改進第一章 傳統(tǒng)的加熱爐溫度控制系統(tǒng)1.1 加熱爐及其模型的建立在當代的工業(yè)生產(chǎn)中，我們通常是用加熱爐對生產(chǎn)對象進行加熱和。