雾化喷嘴工作参数的模糊控制研究

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对雾化喷嘴雾化质量(包括雾化粒径的大小及分布情况)产生显著影响的有两方面因素,一方面是雾化喷嘴的结构参数,另一方面是雾化喷嘴的工作参数,这里工作参数指的是进入喷嘴的空气压力(进气压力)和送胶的空气压力(进胶压力)。本课题中我们在雾化喷嘴结构参数不变的情况下,研究工作参数与雾化性能的关系并对工作参数进行控制。 雾化喷嘴进胶压力系统难以用精确的数学模型来表示,并且具有一定的非线性和时变性的特点,运用常规PID控制或者模糊控制方法难以对其进行有效的控制。因此,为了提高控制系统的动态性能和稳态性能,结合常规PID控制与模糊控制的特点,本课题中采用了模糊PID复合控制方法,在偏离工作点较远的区域以模糊控制为主,工作点附近主要运用PID控制,对雾化喷嘴压力系统进行控制。本文主要完成了以下的工作: 1.对雾化喷嘴气动系统进行了设计与安装,使其能够为雾化喷嘴雾化作用、Malvern激光粒度仪镜片的清洗以及雾化喷嘴工作后的喷嘴清洗提供动力。 2.通过对进胶压力系统输入阶跃信号,根据测得的响应以及一般工业上所用的一阶单位延时传递函数模型,建立进胶压力系统的数学模型; 3.首先,对几种经典的PID控制器参数整定方法与Smith预估器方法进行了仿真比较,认为在经典的PID控制器参数整定方法理论基础上,再根据实际情况确定PID控制器参数是比较合理的,并且可以比Smith预估器取得更好的效果。然后设计了基于Mamdani型模糊推理系统和基于 Takagi-Sugeno 型模糊推理系统的两类模糊控制器。最后,在PID控制器设计和模糊控制器设计的基础上,设计了两类模糊PID复合控制器,使得当误差在比较小的范围内采用常规PID控制,在比较大的范围内采用模糊控制: 4.选用单片机AT89S52为控制芯片,模糊控制和PID控制相互切换为主要控制思想,进行控制系统的实现。根据采集到的压力值与设定值误差的大小来确定控制算法,输出控制电压来调整压力大小,使其满足快速达到并且稳定在设定值的控制要求。
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