先进PID算法研究及其在开口闪点仪温控系统中的应用

摘要

开口石油闪点是表征该石油产品在使用、存储和运输条件下安全性的一个重要指标,用于鉴定油品及其它可燃液体发生火灾的危险性。所测闪点值的准确度对石油产品的使用、存储和运输具有重要的安全性意义。由于开口闪点仪温度控制系统具有非线性、大惯性、时变和大滞后等特点，目前市场上销售的开口闪点仪大都存在控制精度不高，尤其在预设闪点前28度内没有达到国家标准的规定。
　　本文对先进PID算法进行了仿真研究并将其应用在开口闪点仪温度控制系统中。首先，阐述了开口闪点仪温度控制系统的工作原理；采用典型阶跃信号做输入，基于最小二乘法运用Matlab中的M语言编程，辨识出开口闪点仪温度控制系统的数学模型。其次，针对一阶惯性加滞后被控对象，在Matlab/Simulink平台上设计了仿真模型，分别在模型匹配和模型失配情况下，对内模PID、模糊自整定PID、Smith预估神经元PID这三种先进PID算法对比研究。通过仿真对比研究，得出内模PID具有最佳的控制效果。再次，设计了开口闪点测定仪温度控制系统中各部分的硬件原理图，并购买相关元器件完成硬件的安装调试。最后，基于程序模块化设计思想，设计了开口闪点测定仪温度控制系统中各个模块程序流程图，并利用C语言编程实现了算法。

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Contents

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 开口闪点测定仪的发展及国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 开口闪点仪温控系统工作原理及模型辨识

2.1 开口闪点仪温控系统的工作原理

2.2 系统辨识算法的原理

2.3 系统辨识输入信号及部分源程序

3 内模PID 算法仿真研究

3.1 内模原理

3.2 IMC-PID控制器设计

3.3 基于辨识模型的IMC-PID仿真研究

4 模糊自整定PID 算法研究

4.1 模糊控制的基本原理

4.2 模糊自整定PID控制器的原理

4.3 模糊自整定PID控制器的设计

4.4 基于辨识模型的模糊自整定PID仿真研究

5 Smith预估神经元PID算法研究

5.1 神经元控制理论基础

5.2 单神经元自适应PID控制

5.3 Smith预估算法原理

5.4 基于Smith预估神经元PID 算法的控制器设计与仿真

5.5 三种算法的仿真对比研究

6 开口闪点仪温度控制系统软硬件设计

6.1 开口闪点仪温度控制系统概述

6.2 温度控制系统硬件电路设计

6.3 温度控制系统软件设计

7 结论与展望

7.1 本文的主要工作和结论

7.2 展 望

致谢

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

参考文献