防水之家讯：1 模糊控制理论的发展及其特点1965年，L A Zadeh首先提出模糊集合的概念。模糊集合理论的产生和发展迄今不过3O多年的时间，但它已经逐步渗透到自然科学、工程技术和社会科学的各个领域，并取得了引人注目的成果。模糊控制作为
智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域、家用
电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法解决或是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成效，已经引起越来越多的控制理论的研究人员和相关领域广大工程技术人员的极大兴趣。1982年，日本大阪
水泥窑生产线成功地应用了模糊控制技术，之后在英、美等国也相继得到了应用和发展，并都取得了良好的控制效果。模糊控制在水泥工业窑炉控制领域已取得了一定的成功，随着模糊控制技术应用研究的深入发展，水泥工业的自动化控制水平将得到进一步的提高。模糊控制的核心就是利用模糊集合理论，将人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制算法，这种方法不仅能实现控制，而且能模拟人的思维方式对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。模糊控制具有以下几个突出的特点：(1)模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。(2)由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或是变化显著的对象非常适用。(3)基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大的差异；但一个系统语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到一个折中的选择，使控制效果优于常规控制器。(4)模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。(5)模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。2 分解炉温度模糊控制器的设计2．1选择分解炉温度模糊控制器的结构根据对预分解窑系统分解炉生产工艺和现场采样数据的分析以及操作人员经验的总结可以发现。若增加喂煤滑差电机的转速，即增大入分解炉煤粉的流量，则加剧分解炉内的反应，使分解炉温度升高。转速越高，则温度上升的速度越快；若增加生料滑差电机的转速，即增大入窑生料的流量，增多分解炉内反应物料的数量，则使分解炉温度升高。但增大到一定程度后，由于物料未能充分反应，分解炉温度反而下降。事实上，入窑生料流量与入分解炉煤粉流量之间应维持一定的比例关系，以便进行充分反应；若增加回转窑转速，则分解炉温度略有下降，但二者关系不是很明显。正常情况下，回转窑转速基本保持不变。由以上分析可以看到，影响分解炉温度的因素很多，其中喂煤滑差电机的转速是一个主要因素，而生料滑差电机的转速和回转窑的转速也对分解炉温度有一定影响。上述各因素之间存在耦合关系，它们的作用也不是线性的，难以建立一个准确的数学模型来描述该过程。若采用传统的控制方法，即通过建立过程模型实现对分解炉温度的自动控制则非常困难，因此，我们采用了模糊控制技术来实现对分解温度的调节。基于上述分析，针对分解炉温度调节回路，我们设计了一个双输入单输出的模糊控制器，输入变量为分解炉温度偏差E和温度偏差变化EC，输出变量为喂煤滑差电机转速增量△ ，并将回转窑转速和生料滑差电机转速作为干扰因素处理，模糊控制器的结构如图1所示。2．2选取模糊控制规则模糊控制器输入变量E的论域为[－5O℃ ，5O ℃]，模糊子集为{负大，负中，负小，负零，零，正零，正小，正中，正大}，记为{NB，NM，NS，NZ，ZO，PZ，PS，PM，PB}，隶属度函数曲线如图2所示。EC的论域为[-25℃，25℃]，模糊子集为{负大，负小，零，正小，正大}，记为{NB，NS，ZO，PS，PB}，隶属度函数曲线如图3所示。输出变量△n的论域为[-l5％ ，15％]，模糊子集为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，记为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，值为{-l5，-1O，-5，0，5，1O，15}，其中控制滑差电机转速的输出以百分数形式表示，即当控制滑差电机全速运行时，输出控制量为100，停止时为0。2．3模糊规则库模糊控制器设计的核心是模糊规则库的建立。建立模糊规则库常用的方法是根据工艺操作规程及对操作人员经验的总结，抽取相应的模糊规则，这种方法较为简便，但获得的规则较为粗糙，且因操作人员经验的不同而带有一定的主观性。另一种方法是应用系统辨识技术，根据输入输出数据建立对象的模糊模型，再根据模型提取相应的模糊控制规则。这里我们采取先建立对象的模糊模型，再提取模糊控制规则，同时参考操作人员的经验和现场控制情况对控制规则作适当修改，最后所得的规则如表1所示。3 分解炉温度模糊控制器的仿真实验根据模糊规则表设计仿真实验，采用模糊控制策略的分解炉温度12 h变化曲线如图4所示。图5是采用PID控制策略的温度变化曲线，图中数据点的采样周期1 rain，分解炉温度设定值850℃。由图4可见，采用模糊控制策略后，分解炉的温度基本上控制在850℃左右，对比图5采用PID控制策略的温度变化曲线，可见其效果非常明显。4 结语通过仿真实验，将采用模糊控制的分解炉温度变化曲线与采用PID控制策略的分解炉温度变化曲线进行了比较。结果表明，采用基于模糊控制策略的水泥回转窑集散式控制系统(DCS)模糊控制，比水泥行业目前采用的基于PID控制策略的DCS有更好的稳定性，更有利于实现水泥回转窑生产过程的实时
监控、分析和优化，从而更有利于提高企业的经济效益。 (来源： 转载请注明出处)防水之家是专注防水,泥水,防水材料,防水
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