制浆造纸模糊控制系统应用开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：制浆造纸的工业过程是极其复杂的，控制元素多，且具有高度不确定性、时变、时滞的特点。经典控制理论要求的线性控制系统在此并不适用，因此研究出能同时兼顾准确性与复杂性的控制系统来代替常规的DCS控制系统尤为重要。模糊控制FC是一种先进的控制方式，自其诞生的几十年来，越来越被广泛的接受和应用。

研究意义：控制理论、PC技术发展至今取得了显著成就，更先进的过程控制和智能设备被应用到造纸领域中。FC能取得比传统控制系统更优良的控制效果。所以，为了进一步提高生产效率，在造纸领域研究FC具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

相对于康纳创立的经典合集论，扎德创立的模糊集合奠定了模糊数学的基础。模糊数学使人们对于不明确系统的控制有深刻的影响。基础数学为现代控制理论的研究打开了大门。1973年美国学者zadeh给出了模糊逻辑控制的定义；1974年英国学者e.h.mamdani根据模糊控制语句组成模糊控制器，成功地应用于锅炉和蒸汽机的控制，这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。模糊控制初期在西方进展不大，而在东方尤其东亚地区得到了迅速的应用。多年来，模糊控制无论是理论上还是技术上都有显著的成就，被广泛应用于家电、工业控制、专用系统和其他方面中。国际控制界享有盛誉的瑞典k.j.astrom教授指出：控制论是维纳在研究动物和机器内部的通讯与控制时创立的。将复杂非线性、不确定性系统能进行卓有成效控制的模糊控制系统视为一类复杂开放系统。

造纸领域的模糊控制应用极其广泛，国外学术上，ieee文库中不乏深刻的研究论文。例如ieee收录的y.g.leu,t.t.lee和w.y.wan联合发布的on-linetuningoffuzzy-neuralnetworkforadaptivecontrolofnonlineardynamicalsystems，通过仿真几个范例以证明论文中提出的几个改进控制器的方法；再如ieee收录的s.j.wu与c.m.chen发表了optimalfuzzycontrollerdesign:localconceptapproach，研究了能在有限域和无限域中连续和离散两种模糊控制的控制器设计方案。

我国对于纸浆造纸中的模糊控制系统的应用研究较多，这归功于我国造纸行业长期发展以来对科研的投入非常大。本次实验对象thsjk-1型三容水箱控制系统平台的控制计算机中使用mcgs组态软件，该实验手法在国内处于成熟阶段，对于mcgs的研究也有大量成就，如李丹的《mcgs组态软件在控制实验室建设中的应用》、唐辉的《基于mcgs工控软件的废水处理自动控制系统》、任雯的《基于mcgs的工业过程控制系统的开发与应用》、刘振宇的《基于mcgs组态软件开发水位控制系统的研究》。学术方面，有大量译著和卓有成效的学术论文，如《海军工程大学报》发表的《一种采用自适应遗传算法的模糊自整定控制器》、《船海工程》发表的《pid智能模糊自整定控制器在sg水位控制中的应用》、《现代制造技术与装备》一书中的《模糊pid自适应控制器的应用设计》介绍和例举了设计模糊控制下的控制器的方式。此外亦有殷国富，刘东与申新卫联合著有《基于模糊神经网络的岩盐卤水浓度的控制方法研究》、佟绍成，李庆国和柴天佑著的《基于神经网络的一类非线性系统自适应输出跟踪》等，均对造纸领域的工程控制优化改进起到极大作用。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本文首先简述模糊自动控制原理并根据模糊控制器设计的基本方法对mcgs组态软件进行组态，实验对象中水箱中的非线性物体将提供研究条件，再合理地参数设定、整定至投运。多次实验得出提高模糊空性能的最佳方案。文末将对原程序设计思路进行评估，融合得出最好的程序设计思路。

计划：

开题报告：2016.02.21-2016.02.28

4. 研究创新点

针对不同的非线性物体可制定一些特定的控制方案，例如典型的饱和、死区、间隙等非线性环节制定一对一的最佳控制方案，并和普适控制方案比较，提高控制质量。