溫度控制系統(tǒng)的--開題報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目： 化工合成裝置溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 閆彩紅 2012年 3月 9日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報(bào)告第一欄目

2、內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2010年2月26日”或“2010-02-26”。專心-專注-專業(yè)1文獻(xiàn)綜述：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。溫度作為一個(gè)基本物理量，它是一個(gè)與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)的重要物理量。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中溫度作為一種常用的主要被控參數(shù)，在很多生產(chǎn)過程中我們需要對溫度參數(shù)進(jìn)行檢測。例如：在夜禁工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)

3、械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中，溫度控制占有了極為重要的地位，特別是在冶金、化工、建材、食品、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。今年來快速發(fā)展德爾PID溫控、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法在溫度控制中得到了廣泛的應(yīng)用。1.1 控制算法的簡介 1）PID控制算法PID控制即比例、積分、微分控制。PID算法根據(jù)比例、積分、微分系數(shù)計(jì)算出合適的輸出控制參數(shù),利用修改控制變量誤差的方法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,使控制過程連續(xù),是很普通的調(diào)節(jié)方法。其缺點(diǎn)是現(xiàn)場PID參數(shù)整定麻煩,易受外界干擾,對于滯后大的過程控制,調(diào)節(jié)時(shí)間

4、過長。其控制算法需要預(yù)先建立模型,對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響很難歸并到模型中,被控對象模型參數(shù)難以確定,外界干擾會(huì)使控制漂離最佳狀態(tài)。2） 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前主要的、也是重要的一種人工智能技術(shù),是一種采用數(shù)理模型的方法模擬生物神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)及對信息的記憶和處理而構(gòu)成的信息處理方法。它用大量簡單的處理單元廣泛連接形成各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)算法各異,其中誤差反向傳播算法(即BP算法)應(yīng)用最為廣泛。3） 模糊控制模糊邏輯是人工智能的重要組成部分,自從1965年美國控制理論專家L.A.Zadeh提出了用“Fuzzy Sets”(模糊集合)描述Fuzzy(模糊)事物以來,Fuzzy技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)

5、用。模糊控制是基于模糊邏輯的描述一個(gè)過程的控制算法,主要嵌入操作人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺知識。它適用于控制不易取得精確數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型不確定或經(jīng)常變化的對象。僅 依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和直觀判斷,非常容易應(yīng)用。4） 遺傳算法遺傳算法(genetic algoriths,簡稱GA)是模擬達(dá)爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進(jìn)化過程的全局優(yōu)化搜索算法。它將生物進(jìn)化過程中適者生存規(guī)則與群體內(nèi)部染色體的隨機(jī)信息交換機(jī)制相結(jié)合,通過正確的編碼機(jī)制和適應(yīng)度函數(shù)的選擇來操作稱為染色體的二進(jìn)制串1或0。引入了如繁殖交叉和變異等方法在所求解的問題空間上進(jìn)行全局的、并行的、隨機(jī)的搜索優(yōu)化,朝全局最優(yōu)方向收斂。這種算法不要求系

6、統(tǒng)是否為連續(xù)可調(diào),能否以顯式表示。5） 模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法三者結(jié)合文獻(xiàn)8提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,將模糊辨識、預(yù)測最優(yōu)控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,由神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)估器辨識系統(tǒng)模型,并實(shí)時(shí)為控制器提供參考輸入,由最優(yōu)控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、決策,選定最優(yōu)的控制量,達(dá)到溫度最佳控制的目的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛的BP網(wǎng)絡(luò),由于其收斂慢和存在局部最小點(diǎn),因此將遺傳算法和BP算法結(jié)合得到的遺傳BP(GA-BP)算法作為網(wǎng)絡(luò)預(yù)估器的學(xué)習(xí)算法。該系統(tǒng)能使溫度隨外界干擾條件的變化,實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)和控制規(guī)律,具有良好的溫度跟蹤性能和抗干擾能力。近些年來,硬件電路設(shè)計(jì)的軟件化也應(yīng)用于溫控系統(tǒng)中,文獻(xiàn)9引入VHDL語言

7、采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法對系統(tǒng)逐步細(xì)化,優(yōu)點(diǎn)是可提高系統(tǒng)的效率,達(dá)到資源共享。由于其屏蔽了具體工藝及器件差異,不會(huì)因工藝及器件變化而變化。 1.2 本課題主要采用的PID溫度控制算隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，先進(jìn)控制技術(shù)在工業(yè)過程中得到了較好的應(yīng)用。先進(jìn)控制算法尤其是能夠控制結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，在復(fù)雜工業(yè)過程中得到了廣泛應(yīng)用。在大型化、復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過實(shí)施先進(jìn)控制可以大大提高工業(yè)過程操作和控制的穩(wěn)定，改善工業(yè)生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)性能，減少關(guān)鍵變量的操作波動(dòng)幅度，使其更接近于優(yōu)化目標(biāo)值，從而將工業(yè)生產(chǎn)過程推向更接近裝置約束邊界條件下運(yùn)行，最終達(dá)到增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，降低成本提高

8、效率減少污染。PID控制技術(shù)的發(fā)展PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛用于工業(yè)過程控制。在過程工業(yè)界，從20世紀(jì)40年代開始直至今日，采用PID控制規(guī)律的單輸入單輸出簡單反饋控制回路已經(jīng)成為過程控制的核心系統(tǒng)。其理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論，主要采用頻域分析方法進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)和綜合。目前，PID控制仍廣泛應(yīng)用，即便是在大量采用DCS控制的最現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，這類回路仍占總回路數(shù)的80%90%。從20世紀(jì)50年代開始，逐漸發(fā)展了串級、比值、前饋、均勻和Smith預(yù)估控制等復(fù)雜控制系統(tǒng)，也即當(dāng)時(shí)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，在很大程度上滿足了單變量控制系統(tǒng)的

9、一些特殊的控制要求。雖然它們在理論上看仍是經(jīng)典控制理論的產(chǎn)物，但是在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上各有特色，目前仍在繼續(xù)不斷改進(jìn)和應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字PID控制在單回路控制系統(tǒng)及串級控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。李海等人針對電爐加熱溫控系統(tǒng)的要求，以PLC為溫度控制系統(tǒng)的核心，利用PID控制算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒溫控制。該控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性高，監(jiān)控能力完善，操作方便靈活，自動(dòng)化程度高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。充分發(fā)揮了數(shù)字控制的優(yōu)越性。由于PID控制器的參數(shù)無法自動(dòng)調(diào)整，在復(fù)雜的工業(yè)過程中控制效果受外界干擾影響嚴(yán)重。為此先進(jìn)PID控制尤其是將PID控制與智能控制相結(jié)合逐漸發(fā)展起來。任登鳳等人研究了將先進(jìn)PI

10、D控制應(yīng)用在工業(yè)鍋爐汽包水位的控制過程中，分別對常規(guī)PID、模糊自適應(yīng)PID與基于遺傳算法的PID控制器進(jìn)行了比較，結(jié)果表明了先進(jìn)PID控制算法的優(yōu)越性。參考文獻(xiàn)1 白雪飛.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID高精度溫度控制研究.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2002.2 凌善康,李然.溫度測量基礎(chǔ).北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.3 MATSUDA K,TAMURA N,KONISHI,et al. Application of artificialintelligence to operation control of Kobe No.3 blast furnaceG/Proceedings of the

11、 Sixth Internationl Iron and SteelCongress.Nagoya:s.n.,1990:S1J.1-7.4 呂劍虹,陳來九.模糊PID控制器及在汽溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),1995(1):16.5 馬維明.多變量復(fù)雜系統(tǒng)的模糊控制.自動(dòng)化與儀表,1998(4):3234.6 胡社教,徐曉冰,楊柳.溫度控制儀表的模糊PID控制.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1998(10):45-46.7 HONDA, HIROYUKI.,KOBAYASHI,et al. Fuzzy control of bio-process. Journal of Bio

12、science and Bioengineering. 2000:401-408,1389-1723.8 鄭明方.管式裂解爐溫度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制.江蘇石油化工學(xué)院學(xué)報(bào),1999(9):40.9 黃耀軍,周云,嚴(yán)國平. VHDL及其在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用.電子與自動(dòng)化,1999(3):6.10 Katsuhiko OgataModen Control EngineeringPublishing house of electronics industry，2000：1 96202本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑2.1 本課題主要研究和解決的問題主要有一下幾個(gè)方面 1）對化工合成裝置的溫

13、度進(jìn)行檢測，并按工藝要求控制最高加熱溫度；2）  加入觸媒后的溫度采用恒值控制。前期為3700C，中期為3800C，后期為3900C控制精度為±30C； 3） 最高溫度連續(xù)三次達(dá)到4000C時(shí)發(fā)出報(bào)警信號；4） 顯示檢測溫度值；5 ）留有擴(kuò)充余地，以實(shí)現(xiàn)多回路控制2.2 對于所研究問題的主要研究手段和解決方法1）對于化工合成裝置的溫度測量，本課題主要采用溫度傳感器。由于化工合成裝置的工作環(huán)境具有高溫、高腐蝕性，所以在選擇溫度傳感器的時(shí)候本文采用了具有耐腐蝕、耐高溫的溫度傳感器。2）主要采用單片機(jī)來作為溫度控制的主要控制系統(tǒng)。其中包括PC機(jī)、電平轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、高溫報(bào)警、溫度信號