SCILAB的带搅拌釜式反应器（CSTR）温度控制(2)

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4.2 模糊控制设计 12

4.2.1 普通PID的特性和控制理论 12

4.2.2 模糊控制的组成 13

4.2.3 模糊控制的基本原理 14

4.2.4 模糊PID算法和运用 15

4.2.5 模糊控制器的输入 16

4.2.6 模糊规则隶属函数的选择 21

4.2.7 控制对象的传递函数 22

致谢 26

参考文献 27

1 引言

1.1 带搅拌釜式反应器的研究背景

化2学2反2应2釜2是2化2工2生2产2中一类非常重要的反应器，主2要2的2控2制2量2是2反2应2釜2的2温2度。带2搅2拌2釜2式2反2应2器2的2主要动态特性包括工况多变、非2线2性、时滞性、不2稳2定2性2和负荷干扰，无法建立精确的数学模型，参数调整比较困难。目前，化工自动化的常规PID控制方法存在着调整时间过长、超调量过大等缺点，控制效果往往不佳。针对化学反应釜常规控制方法难以实施有效控制的问题，文章通过系统模态辩识、控制性能辩识、知识推理，给出了控制器参数的整定和优化方法[1]。将2该2控2制2策2略2应2用2于2带2搅2拌2釜2式2反应器过程温度系统，实2现2了2良2好2的2控2制2效2果。控2制2系2统2操2作2灵2活，反应参数，特2别2是2反2应2釜2温度控制稳定准确，能2够2满2足2多2种2工2艺2要2求，具2有2较2为2广2泛2的2适2用2范2围。

随着经济和社会的发展，自动控制技术在现代社会和工业生产中起着越来越重要的用，自动控制技术的应用已经成为衡量企业现代化水平的重要标志。化2工2生2产2不2仅2是2现2代2工2业2生2产2中2最2具2代2表2性2的2行2业，而2且2在2国2民2经2济2中2占2有重要的地位。化工生产对控制的较高要求不断2促2进2自2动2控2制2技2术2的2发2展2和2完2善，以2求2提2高2其2经济效益。反应器是化工生产过程中2进2行2化2学2反2应2的2核2心2设2备，因2此2对2反2应2器2的2学2习2和2研究也被越来越重视。

工2业2生2产2中2反2应2器2有2许多种类。按2反2应2器2的2操2作2方式可以分为，连2续2操2作、间歇操作和半2问2歇2操2作；按2传2热2情2形2可2以2分2为，非绝热式和2绝2热2式2反2应2器；按2结2构2形2式22可2以分为釜式(槽式)、塔式、管式、流2化2床、固定床反2应2器2等。釜式反应器可以进2行2匀2相2反2应，也可以进行多2相2反2应，如液～液、气一液、液一固及气一固一液等反应。由2于2釜2式2反2应2器2内部都设有搅拌装置，可以使釜中2反2应2区2的2反2应2物2料2的浓度达到均匀，因此在工业2上2被2广2泛2采2用。采用连续操作方式的釜式反应器就是连续搅拌反应釜(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)[2]。

对2于2连2续2搅2拌2反2应2釜，其控制的任务是在保证2系2统2稳2定2的2前2提2下，通2过2操2作2条件和方式的优化，达到改善2产2品2质2量，提高2产2品2产2量2的2目2的。具体的做法就是2选2择2合2适2的2控2制2变2量，对反应釜内的浓度或温度进行2控2制2以2达2到2以2上2目2的。但在实2际2操2作2中2浓度参数不方便测量，压力参数2又2不2方2便2控制，因此连续搅拌反2应2釜2系2统2一2般2采用温度控制方案。连续搅拌反应釜系统内2反2应2过2程2存2在2强2非2线2性2和2强2敏感性，因此很多针对非线性问题的2控2制2方2法2都2基2于2连2续2搅拌反应釜系统模型2仿2真2来2分析其控制性能。