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间歇式反应釜是化工生产中一类非常重要的反应容器,其内部化学反应机理复杂,且其本身又具有较大的时变性、非线性和时滞性。目前在不少间歇工业生产过程中,仍大多采用手动或半自动控制,整体自动化水平较低。 本文以大连理工大学工业装备先进控制系统辽宁省重点实验室的间歇式反应釜实验装置为背景,针对该装置的特点,设计了一套计算机实时监控系统。该监控系统分为三层:现场仪表层、下位机控制站和上位机操作站。现场仪表层和下位机控制站通过西门子S7-300 PLC、现场控制阀门和现场仪表共同完成对现场数据的采集与现场的控制。上位机操作站由工控机、RSView32组念软件和后台数据库组成,完成整个生产系统的信息监控。该监控系统具有良好的人机界面、操作简单方便,同时它也具有较好的可靠性、稳定性和易扩展性,不仅能够直观、形象地反映现场的实际工况,而且为不同控制方案、不同控制算法的研究提供了软件开发平台。监控系统通过工业以太网进行信息共享。 在控制算法方面,主要研究了间歇过程的温度控制策略,全面分析了间歇式反应釜温度变化的特点及控制难点。本文在参阅了大量的中外文献并结合实际控制要求的基础上,对基于模糊控制的间歇反应釜温度计算机控制系统进行了理论研究和工程设计,将位式控制、PID控制和模糊控制结合起来,提出一种智能复合控制方案,并给出了详细的分析步骤和控制算法。同时对常规PID控制和模糊-PID复合控制策略进行比较论证、仿真分析和实验研究,并将该模糊-PID复合控制器应用于间歇式反应釜的温度控制回路,取得了理想的控制效果。 实验证明,本文所提出的模糊-PID复合控制策略,不需要被控对象的精确数学模型,在大滞后、参数不确定和惯性大的间歇反应釜控制系统中工作稳定、可靠性高、适应性好、鲁棒性强。同时这种方法对其它的大滞后,特性参数不确定等控制对象的控制问题都有很好的参考价值。