控制理論與仿真

1、控制理論與仿真,目錄,研究背景與意義國內外研究現(xiàn)狀PID控制結論,1 研究背景與意義,牧草烘干機是開發(fā)植物蛋白飼料資源, 生產優(yōu)質草粉的關鍵設備，因此我們必須重視牧草烘干設備的研發(fā)。國外的牧草烘干機械和草粉生產已有60多年的歷史，蘇聯(lián)、美國和英國是世界上最早使用牧草烘干機生產草粉的國家,而蘇美兩國是當時世界上最大的草粉生產國。,國外的牧草烘干機械由于生產能力大和以石油產品為燃料等原因, 在我國使用存在很大困難。我國作為一個世界大國

2、，應有適合國情及農村生產條件的牧草烘干機。然而，有了好的干燥技術只是改進牧草烘干機性能的基礎。我們應當采用一種先進的控制技術對烘干機進行準確控制，來提高整個烘干機的綜合市場競爭力。,2 國內外研究現(xiàn)狀,我國的牧草人工干燥技術起步較晚，基本是從國外引進和仿制開始的。 1988年，貴州農學院經過三年努力，研制出QG—l00型青飼料高溫快速氣流滾筒式烘干機組。1989 年，中國船舶重工集團公司713 所成功研制出我國首93QH-300 型

3、牧草高溫快速烘干機組 。,2.1國內研究現(xiàn)狀,1992年，貴州農學院農業(yè)工程系成功研制了100A型牧草烘干機組。2003年至今，黑龍江八一農墾大學研制出了5HC型牧草保質干燥機。,,2004 年，中國農業(yè)大學研制出9G-650 型飼草秸稈高溫快速干燥成套設備并順利通過國家驗收。2006 年，東北農業(yè)大學研制出四重滾筒式牧草干燥設備。并且在實驗中用模糊邏輯對其過程進行控制。,從整體上看，我國牧草機械發(fā)展相對落后，加工機械設備制造質量差

4、，可靠性低，而且不配套，并且牧草干燥成本過高，對牧草品質缺乏快速控制手段。,1910 年 ，美國的路易斯安那州成立了第一家生產脫水苜蓿草粉的加工企業(yè)。1926 年，該州的農業(yè)試驗站設計出了世界上第一臺真正意義上的轉筒式牧草高溫快速干燥設備。,2.2國外研究現(xiàn)狀,1929年，該設備的改進機型問世 。1988年英國北方農牧業(yè)機械公司研制出一種超高頻飼料烘干機。,2007年，韓國金相斗發(fā)明了一種能夠檢測在預定時間內加熱機構通/斷切換次數(shù)是

5、否超過預設次數(shù)的烘干系統(tǒng)。2001年西班牙的Asunión及加拿大的Hector budman等人用神經網絡gain-scheduled PI控制器控制牧草烘干機的變化參數(shù)，與傳統(tǒng)PI控制對比發(fā)現(xiàn)此種控制器可以減少烘干機的能耗、,提高生產率、縮短成本回收時間。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。從國外烘干實驗室對牧草烘干機控制算法的試驗研究中可以發(fā)現(xiàn)，他們正在將各種先進控制算法綜合應用在牧草烘干機的控制中，

6、通過揚長避短的方式來實現(xiàn)牧草烘干機的最優(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e(t)，偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用，以減小偏差。,積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)T,T越大，積分作用越弱，反之則越強。 微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得太大之前

7、，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調節(jié)時間。,以二階線性傳遞函數(shù)為被控對象，進行模擬PID控制。在信號發(fā)生器中選擇正弦信號，仿真時取Kp＝60，Ki＝1，Kd＝3，輸入指令為 其中，A＝1.0，f＝0.20Hz 被控對象模型選定為：,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控制正弦響應仿真曲線為：,5總結,PID控制結構簡單、