控制理論與仿真_第1頁(yè)
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1、控制理論與仿真,目錄,研究背景與意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀PID控制結(jié)論,1 研究背景與意義,牧草烘干機(jī)是開(kāi)發(fā)植物蛋白飼料資源, 生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)草粉的關(guān)鍵設(shè)備,因此我們必須重視牧草烘干設(shè)備的研發(fā)。國(guó)外的牧草烘干機(jī)械和草粉生產(chǎn)已有60多年的歷史,蘇聯(lián)、美國(guó)和英國(guó)是世界上最早使用牧草烘干機(jī)生產(chǎn)草粉的國(guó)家,而蘇美兩國(guó)是當(dāng)時(shí)世界上最大的草粉生產(chǎn)國(guó)。,國(guó)外的牧草烘干機(jī)械由于生產(chǎn)能力大和以石油產(chǎn)品為燃料等原因, 在我國(guó)使用存在很大困難。我國(guó)作為一個(gè)世界大國(guó)

2、,應(yīng)有適合國(guó)情及農(nóng)村生產(chǎn)條件的牧草烘干機(jī)。然而,有了好的干燥技術(shù)只是改進(jìn)牧草烘干機(jī)性能的基礎(chǔ)。我們應(yīng)當(dāng)采用一種先進(jìn)的控制技術(shù)對(duì)烘干機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確控制,來(lái)提高整個(gè)烘干機(jī)的綜合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。,2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,我國(guó)的牧草人工干燥技術(shù)起步較晚,基本是從國(guó)外引進(jìn)和仿制開(kāi)始的。 1988年,貴州農(nóng)學(xué)院經(jīng)過(guò)三年努力,研制出QG—l00型青飼料高溫快速氣流滾筒式烘干機(jī)組。1989 年,中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司713 所成功研制出我國(guó)首93QH-300 型

3、牧草高溫快速烘干機(jī)組 。,2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀,1992年,貴州農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)工程系成功研制了100A型牧草烘干機(jī)組。2003年至今,黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)研制出了5HC型牧草保質(zhì)干燥機(jī)。,,2004 年,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出9G-650 型飼草秸稈高溫快速干燥成套設(shè)備并順利通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。2006 年,東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出四重滾筒式牧草干燥設(shè)備。并且在實(shí)驗(yàn)中用模糊邏輯對(duì)其過(guò)程進(jìn)行控制。,從整體上看,我國(guó)牧草機(jī)械發(fā)展相對(duì)落后,加工機(jī)械設(shè)備制造質(zhì)量差

4、,可靠性低,而且不配套,并且牧草干燥成本過(guò)高,對(duì)牧草品質(zhì)缺乏快速控制手段。,1910 年 ,美國(guó)的路易斯安那州成立了第一家生產(chǎn)脫水苜蓿草粉的加工企業(yè)。1926 年,該州的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站設(shè)計(jì)出了世界上第一臺(tái)真正意義上的轉(zhuǎn)筒式牧草高溫快速干燥設(shè)備。,2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀,1929年,該設(shè)備的改進(jìn)機(jī)型問(wèn)世 。1988年英國(guó)北方農(nóng)牧業(yè)機(jī)械公司研制出一種超高頻飼料烘干機(jī)。,2007年,韓國(guó)金相斗發(fā)明了一種能夠檢測(cè)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)加熱機(jī)構(gòu)通/斷切換次數(shù)是

5、否超過(guò)預(yù)設(shè)次數(shù)的烘干系統(tǒng)。2001年西班牙的Asunión及加拿大的Hector budman等人用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)gain-scheduled PI控制器控制牧草烘干機(jī)的變化參數(shù),與傳統(tǒng)PI控制對(duì)比發(fā)現(xiàn)此種控制器可以減少烘干機(jī)的能耗、,提高生產(chǎn)率、縮短成本回收時(shí)間。但此種算法在系統(tǒng)干擾量增多的情況下控制效果急劇下降。從國(guó)外烘干實(shí)驗(yàn)室對(duì)牧草烘干機(jī)控制算法的試驗(yàn)研究中可以發(fā)現(xiàn),他們正在將各種先進(jìn)控制算法綜合應(yīng)用在牧草烘干機(jī)的控制中,

6、通過(guò)揚(yáng)長(zhǎng)避短的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)牧草烘干機(jī)的最優(yōu)控制。,4 PID控制,模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖,4.1PID控制原理,PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下: 比例環(huán)節(jié):成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t),偏差一旦產(chǎn)生,控制器立即產(chǎn)生控制作用,以減小偏差。,積分環(huán)節(jié):主要用于消除靜差,提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)T,T越大,積分作用越弱,反之則越強(qiáng)。 微分環(huán)節(jié):反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì),并能在偏差信號(hào)變得太大之前

7、,在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào),從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度,減少調(diào)節(jié)時(shí)間。,以二階線性傳遞函數(shù)為被控對(duì)象,進(jìn)行模擬PID控制。在信號(hào)發(fā)生器中選擇正弦信號(hào),仿真時(shí)取Kp=60,Ki=1,Kd=3,輸入指令為 其中,A=1.0,f=0.20Hz 被控對(duì)象模型選定為:,4.2連續(xù)系統(tǒng)的基本PID仿真,連續(xù)系統(tǒng)PID的Simulink仿真模型為;,連續(xù)系統(tǒng)的模擬PID控制正弦響應(yīng)仿真曲線為:,5總結(jié),PID控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

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