基于模糊PID電子束單晶熔爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、本論文是以西北有色金屬研究院難熔金屬研究所的20KW電子束單晶熔爐改造項(xiàng)目為研究對(duì)象。介紹了難熔金屬材料的應(yīng)用及其戰(zhàn)略意義，從而引出了電子束單晶熔爐的控制方案，在此基礎(chǔ)上分析了電子束單晶熔爐控制存在的主要困難是高壓電源的控制，在原來(lái)高壓電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，并且提出了新的控制方案，采用模糊PID控制高壓電源，從而達(dá)到工程的實(shí)際要求。 論文所做的主要工作和成果包括以下幾個(gè)方面：1.從難熔金屬的需求和戰(zhàn)略意義角度來(lái)提出電子束單

2、晶熔爐的要求，介紹了電子束單晶熔爐的工作原理，其中包括爐子內(nèi)部的反應(yīng)、電子槍的分類、電子束電源系統(tǒng)、基本工藝參數(shù)等。 2.介紹了模糊PID控制的原理。首先介紹了常規(guī)PID控制原理、數(shù)字式PID控制算法并且分析了比例系數(shù)、積分環(huán)節(jié)系數(shù)和微分環(huán)節(jié)系數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響；常規(guī)PID參數(shù)的整定方法等。然后著重介紹了模糊PID算法，包括模糊控制器的工作原理和模糊控制器的特點(diǎn)。最后介紹了模糊PID控制器，包括模糊PID控制器結(jié)構(gòu)與基本形式和模糊P

3、ID控制器設(shè)計(jì)的基本步驟。 3.設(shè)計(jì)了系統(tǒng)下位機(jī)硬件和軟件。首先簡(jiǎn)單介紹了PLC控制技術(shù)的先進(jìn)性；然后設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件，包括控制系統(tǒng)的各級(jí)子系統(tǒng)、各系統(tǒng)模塊的主要功能、PLC硬件的構(gòu)成及其完成的功能等；接著根據(jù)工程的需要設(shè)計(jì)了下位機(jī)程序控制軟件，包括各個(gè)控制部分的子程序和流程圖。 4.設(shè)計(jì)了系統(tǒng)上位機(jī)硬件和軟件。包括上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，軟件部分包括：監(jiān)控軟件的選擇、上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)、用VB擴(kuò)展組態(tài)王功能等

4、。 5.模糊PID在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及MATLAB仿真。首先是數(shù)學(xué)模型的建立，推導(dǎo)出各個(gè)部分的傳遞函數(shù)。然后是模糊PID控制器的設(shè)計(jì)，包括輸入和輸出參量的選擇、PID參數(shù)模糊調(diào)整規(guī)則、模糊控制器維數(shù)的確定、模糊語(yǔ)言變量的選擇、論域等級(jí)的確定、隸屬函數(shù)的確定、模糊規(guī)則的建立、模糊推理方法的選擇、解模糊化方法的選擇、比例因子和量化因子的確定、模糊決策表的生成和模糊PID算法的實(shí)現(xiàn)等；最后是MATLAB仿真，仿真包括兩個(gè)部分，常規(guī)PI