●162 北京科技大学学报 2001年第2期 1.2基于二阶工程设计法和Smith补偿原理的燃 T>T2,可化成二阶形式；令=T,则校正后，在 气、空气副控制器设计 暂不考虑e时，空气回路的开环传递函数为： 加热炉的热惯性很大，纯滞后时间很长，影 中lSC.(SG,S(T,ksTs+D用二阶工程设 响温度变化的因素很多，如燃料、空气、燃油压 计法设计空气调节器，可得：Tnk=2T2,则 力等，用一般的单回路调节已达不到要求.因此， T=2k1T2. 本系统采用温度与流量串级控制方案温度控 燃气控制回路被控对象传递函数为G(s)= 制回路为主回路，燃气、空气回路为副回路.当 油压或风压波动时，不等到它影响炉温，副控制 C(es+1员Tms+1e,本系统燃气与空气 器就及时进行控制，将这种波动对炉温的影响 控制回路被控对象纯滞后时间基本相等均为T. 减弱到最低限度.系统副控回路如图2所示.图 然气调节器G,令T同上述 中，比例系数K用于调节空燃比 设计方法，可得燃气调节器参数T2=2k,Ta.用 在本设计中，将燃气、空气回路及加热炉看 Smith补偿原理，设计出空气、燃气回路的等效 作一个广义控制对象，其简化结构图如图3所示. 传递函数分别为： 用二阶工程设计法设计空气调节器G(S), 空气控制回路被控对象传递函数为： k612品e”o1282e” G,(s)-C,(s)e 温度控制对象的传递函数为：G6”由 采用I调节器进行校正，即G6小器，者 图3可得广义对象的传递函数为： Wi(s)=W(sH+Wa(s)G(s). (3) 空气 同服 空气 空司 G-(s(1-e 控制器 做大器执行器 对 差压变送单元 Gl(s G(s) G.(s) 湿度 燃料门 伺服 燃料 燃料 控制器 控制器 放大器 执行器 对「 度 G(s(1-e 流量检测元件 图2温控系统副控回路图 图3温控系统广义对象结构图 Fig.2 Assistant control block diagram of temperature Fig.3 Generalized object structure diagram of control system temperature control system 13加热炉温控系统的仿真 yk)=2.9312yk-1)-4.922yk-2)+ 加热炉温控系统测定参数如下：T。=120s, 5.5979yk-3)-4.1733k-4)+2.1403k-5)- t0=250s,k=10,T=15s,T2=10s,k=5,T21=12s,T2= 0.5973yk-6)-k-1)9.6539(k-2)H 8s,T=5s. 28.0298(k-3)-38.7826u(k-4)+33.645w(k-5)- 使用连续系统的离散化设计方法求W(s)的 16.29324(k-6)+2.9974uk-7)+(k-1)(⑤) Z变换，并将这些参数代入，便求出广义对象 将式(5)作为对广义对象的仿真模型.由1.1 W(S)输出的差分方程如下： 节已知一个模糊逻辑系统可以用模糊基函数表 yWk)=2.9312yk-1)-4.922y(k-2)+ 示为： 5.5979yk-3)-4.1733yWk-4)+2.1403yk-5)- x-立yi4AxM2i4x】 (6) 0.5973yk-6)-9.6539uk-2)+28.0298k-3)- =11 本系统取一维模糊语言变量，即n=1,模糊 38.7826u(k-4)+33.645k-5)-16.29324(k-6)+ 规则条数N=11,隶属函数为高斯型，即： 2.9974uk-7) (4) 将此差分方程写成式(1)形式： A6x)exp[-(二y1. yk+1卢fk)ruk)即yWk)=fk-1)+k-I), 由文献[1]，优化参数为： 于是式(4)变为： yWk+1)=)-北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 基于二阶工程设计法和 补偿原理的燃 气 、 空气副控制器设计 加热炉 的热惯性很大 ， 纯滞后时间很长 ， 影 响温度变化 的因素很多 ， 如燃料 、 空气 、 燃油 压 力等 ， 用一般的单回路调节 已达不到要求 因此 ， 本系统采用温度与流量 串级控制方案 。 温度控 制 回路为主 回路 ， 燃气 、 空 气 回路为副 回路 当 油压或风压波动时 ， 不等到它影 响炉温 ， 副控制 器就及 时进行控制 ， 将这种波动对炉 温 的影 响 减弱 到最低限度 系统副控 回路如图 所示 图 中 ， 比例系数 用于调节空 燃 比 在本设计 中 ， 将燃气 、 空气回路及加热炉看 作一个广义控制对象淇简化结构图如图 所示 用二阶工程设计法 设计空气调节器 ， 空气控制 回路被控对象传递 函数为 不 不 ， 可化成二阶形式 令 不 ，， 则校正后 ， 在 暂不考虑 一 介 时 ， 空 气 回路的开环传递 函数为 和 ， 场 友界 ， 计 法 设 计 空 气 调 节 器 ， 可 得 不 ，趁 不 用二阶工程设 不 ， 不 ， 则 ， 、 ， 、 ， ， 无 、 卿 一叭 切 ‘ ’ 瓦砰攻瓦砰习 ‘ 采用 调 节器进行校正 ， 即 镖屯 ， 若 才 燃气控制 回路被控对象传递 函 数为场 一 ， 、 ， ， 无 ， ， 一 一 认、 、 几 介称犷丁黑布万下 一 扣 ， “ 解切尸 本系统燃气与空 气 几 几 ” 甲， “ ” ， “ 二 工 、 控制回路被控对象纯滞后时间基本相等均为 燃气调节器 仇 考粤 ， 令 。 一兀 ，一同上述 乃，” 、 甲 ， ” 习 叮 “ ， 几 ’ 丫 ’ “ ‘ ， ” ， 一 设计方法 ， 可得燃气调节器参数 几粗丸几 用 补偿原理 ， 设计出空气 、 燃气 回路的等效 传递 函数分别为 。 二耀豁黯 一 、 耀黯黯 一 温度控制对象的传递函数为 味熬 一 灿 图 可得广义对象的传递 函 数为 磷 卜【爪 叽 〕 式夕 伺服 放大器 味 一 一 玛 差压变送单元 ， 湿度 控制器 仇 一 一赞 图 温控系统剧 控 回路图 加 翻” 】 加 代 功 加热炉温控系统的仿真 加热炉温控系统测定参数如下 ， 而 ， ， 不 ， ， ， ，兀 ，几 ， 界 ， 使用连续系统的离散化设计方法求 琳 的 变换 ， 并将这些参数代人 ， 便求 出广义对象 琳 输 出的差分方程如下 只幻 一 一 妙 一 ‘ 尔 一 一 尔 一 尔 一 一 妙 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 将此差分方程写成式 形式 少 粉 气八幻 即只幻气八无一 一 ， 于是式 变为 图 温控 系统广义 对象结构 圈 血 ，呱 认 代 只习 尔 一 一 酬 一 尔 一 一 尔 一 尔 一 一 洲 一 一 一 弓 无一 一 一 一 一 一 一 一 一 将式 作为对广义对象 的仿真模型 由 节 已知一个模糊逻辑系统可 以用模糊基 函数表 示 为 一〔知套，〕 艺 川， 」 本系统取一维模糊语言变量 ， 即 ， 规 则 条 数 刀七 ， 隶 属 函 数 为 高 斯 型 ， ‘ 咖 〔 一 导 〕 · 由文献 ， 优化参数为 为 粉 只劝一 模糊 即