1讲工业过程先进控制

1讲工业过程先进控制（共4篇）

篇1：1讲工业过程先进控制

安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)工业建筑概论

章节组成： 10.1 概论 10.2 单层厂房设计

10.3 单层厂房定位轴线的划分

主要知识点：厂房分类、单层厂房结构组成、运输起重设备、平面布置、厂房高度、采光方式、采光通风天窗、屋顶形式、厂房定位轴线、跨度、柱距

10.1 概论

10.1.1 工业建筑的特点和分类

10.1.1.1 工业建筑的特点

1、厂房的建筑设计在适应生产工艺要求的前提下，应为工人创造良好的生产环境并使厂房满足适用、安全、经济和美观的要求。

2、厂房内部具有较大的敞通空间。

3、当厂房宽度较大时，屋顶上往往设有天窗；屋顶构造复杂，屋顶承重结构袒露于室内。

4、单层厂房多采用钢筋混凝土排架结构承重；多层厂房广泛采用钢筋混凝土骨架承重；特别高大的厂房，或有重型吊车的厂房，或高温厂房，或地震烈度较高地区的厂房，宜采用钢骨架承重。10.1.1.2 工业建筑的分类

1、按厂房的用途分：主要生产厂房、辅助生产厂房、动力类厂房、贮藏类建筑、运输类建筑。

2、按车间内部生产状况分：热加工车间、冷加工车间、有侵蚀性介质作用的车间、恒温恒湿车间、洁净车间。

3、按厂房层数分：单层厂房、多层厂房、混合层次厂房。

10.1.2 单层厂房的结构组成

采用钢筋混凝土排架结构，其结构构件的组成见图10-3。10.1.2.1 承重结构

1、横向排架 由基础、柱、屋架组成，主要是承受厂房的各种荷载。

2、纵向连系构件 由吊车梁、圈梁、连系梁、基础梁等组成，与横向排架构成骨架，保证厂房的整体性和稳定性；纵向构件主要承受作用在山墙上的风荷载及吊车纵向制动力，并将这些力传递给柱子。

3、支撑系统构件 屋架支撑和柱间支撑系统，支撑构件主要传递水平风荷载及吊车安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)产生的水平荷载，起保证厂房空间刚度和稳定性的作用。

图10-3 单层厂房构件部位示意

10.1.2.2 围护结构

包括外墙、屋顶、地面、门窗、天窗、地沟、散水、坡道、消防梯、吊车梯等。10.1.2.3 厂房内部的起重运输设备

1、单轨悬挂式吊车

吊车由运行部分和起升部分组成。单轨悬挂式吊车适用于小型起重量的车间，一般起重量为1～2t。

2、梁式吊车

梁式吊车由起重行车和支承行车的横梁组成。吊车轨道可悬挂在屋架下弦上或支承在吊车梁上。确定厂房高度时，应考虑该吊车净空高度的影响，结构设计时应考虑吊车荷载的影响。

3、桥式吊车(图10-6)由桥架和起重小车两大部分组成。桥架由两榀钢桁架或钢梁制作，支承在吊车梁的轨道上，沿厂房纵向运行；起重小车支承在桥架上，沿厂房横向运行。

桥式吊车跨度用LK表示(即桥架车轮间距离)，厂房跨度用L表示，LK＝L-2e，e表示吊车轨道中心线与纵向定位轴线之间的距离，常采用750mm。

吊车有单钩、双(或主、副)钩之分，Q＝5t，表示单钩吊车；Q＝20t／5t，表示主钩起重量为20t，副钩起重量为5t。

其它运输设备：例如电动平板车、电瓶车、载重汽车、火车等。安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)1-钢梁;2-运行装置;3-轨道;4-提升装置;5-吊钩;6-操纵开关;7-吊车梁

图10-5 梁式吊车

(a)桥式吊车立面图(b)桥式吊车平面图

图10-6 桥式吊车

10.2 单层厂房设计

10.2.1 单层厂房平面设计

10.2.1.1 厂房平面形式和生产工艺的关系

厂房平面形式与工艺流程、生产特征、生产规模等有直接的关系。常用的平面形式有矩形、方形、L形、II形和山形等。10.2.1.2 柱网的选择和尺寸的确定

柱网:厂房中，承重结构的柱子在平面上排列时所形成的网格(见图10-9)。柱网的选择，其实质是选择厂房的跨度与柱距。

跨度:屋架或屋面梁的跨度，即纵向定位轴线的间距。柱距:相邻两柱之间的距离，即横向定位轴线的间距。安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)

图10-9 单层厂房平面柱网布置示意

柱距和跨度尺寸必须符合国家规范《厂房建筑模数协调标准》(GBT6—86)的有关规定。当屋架跨度≤18m时，采用扩大模数30M的数列；当屋架跨度>18m时，采用扩大模数60M的数列。当工艺布置有明显优越性时，跨度尺寸可采用21m、27m、33m。单层厂房的柱距应采用扩大模数60M的数列，采用钢筋混凝土或钢结构时，常采用6m柱距，有时也可采用12m柱距。单层厂房山墙处的抗风柱柱距宜采用扩大模数15M的数列。

10.2.2 单层厂房剖面设计

10.2.2.1 生产工艺对剖面设计的影响

生产设备体形、工艺流程、生产特点、加工件的大小和重量以及垂直起重运输工具的种类和起重量等都直接影响厂房的剖面形式。10.2.2.2 厂房高度的确定

厂房的高度：指厂房室内地坪到屋顶承重结构下表面之间的距离。在一般情况下，常以柱顶标高来衡量厂房的高度，屋顶承重结构是倾斜的，其计算点应算到屋顶承重结构的最低点。

1、无吊车厂房的柱顶标高

通常指最大生产设备及其使用、安装、检修时所需的净空高度。一般不低于3.10m，柱顶高度应符合300mm的整倍数或100mm的倍数（砖石结构承重）。

2、有吊车厂房的柱顶标高

柱顶标高 HH1H2

轨顶标高 H1h1h2h3h4h

5轨顶至柱顶高度 H2h6h7

h1——需跨越最大设备，室内分隔墙或检修所需的高度；

h2——起吊物与跨越物间的安全距离，一般为400mm～500mm； h3——被吊物体的最大高度；

h4——吊索最小高度，根据加工件大小而定，一般大于1000mm； ≤18m 安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)h5——吊钩至轨顶面的最小距离，由吊车规格表中查得；

h6——吊车梁轨顶至小车顶面的净空尺寸，由吊车规格表中查得； h7——屋架下弦至小车顶面之间的安全间隙。根据吊车起重量大小h7分别定为300mm、400mm、500mm。如屋架下弦悬挂有管线等其他设施时，还需另加必要尺寸。

钢筋混凝土结构的柱顶标高应符合300mm数列，轨顶标高按600mm数列确定，牛腿标高按300mm数列确定。柱子埋入地下部分也需满足模数化要求。

在工艺有高低要求的多跨厂房中，当高差值不大于1.2m时，不宜设置高度差；在不采暖的多跨厂房中高跨一侧仅有 图10-11 厂房高度的组成

一个低跨，且高差不大于1.8m时，也不宜设置高度差。所以，剖面设计中应尽量采用平行等高跨。

10.2.2.3 室内外地坪标高

室内外高差宜小，一般取100～150mm。应在大门处设置坡道。

当厂房内地坪有两个以上不同的地坪面时，主要地坪面的标高为±0.000。10.2.2.4 采光方式

1、侧面采光

分单侧采光和双侧采光两种。单侧采光的有效进深(当生产为中等精细程度)约为侧窗口上沿至工作面高度H的2.0倍。

在有桥式吊车的厂房中，常将侧窗分上下两段布置，分别为高侧窗和低侧窗。高侧窗下沿距吊车梁顶面一般取600mm左右。低侧窗下沿(窗台)应略高于工作面的高度，工作面高一般取1.0m左右。

2、顶部采光

在屋顶处设置天窗。顶部采光容易使室内获得较均匀的照度，采光率比侧窗高。

3、混合采光

当厂房很宽，侧窗采光不能满足整个厂房的采光要求时，采用混合采光方式。10.2.2.5 采光天窗的选择

1、矩形天窗

形式：沿厂房纵向升起局部屋面，在高、低屋面的垂直面上开设采光窗而形成。特点：当窗扇朝向南北时，室内光线均匀，直射光较少。受污染程度小，易于防水。窗可开启，有一定的通风作用。缺点是增加了厂房的体积和屋顶承重结构的集中荷载，屋顶结构复杂，造价高，抗震性能不好。

构造尺寸：合适的天窗宽度为1/2～1/3厂房跨度。两天窗的边缘距离l应大于相邻天窗高度和的1.5倍，即l1.5(h1h2)。

2、锯齿形天窗

形式：将厂房屋盖做成锯齿形，在两齿之间的垂直面上设采光窗而形成。

特点：采光效率比矩形天窗高。窗开启时，能兼起通风的作用。天窗窗口常采用北向或接近北向，阳光不会直射入室内，室内光线均匀稳定。锯齿形天窗多适用于要安徽广播电视大学建筑工程教学部

《建筑构造》教案(魏海林)求光线稳定和需要调节温湿度的厂房，如纺织厂、印染厂、精密仪器制造车间等。

3、横向下沉式天窗

形式：将相邻柱距的屋面板上下交错布置在屋架的上下弦上，通过屋面板位置的高差作采光口形成。

特点：可根据使用要求每隔一个或几个柱距灵活布置，采光效率与纵向矩形天窗相近，但造价较矩形天窗低；当厂房为东西向时，横向下沉式天窗为南北向，朝向好，有利于采光和通风，多适用于朝向为东西向的冷加工车间；也适用于要求通风量大的热加工车间。但是窗扇形式受屋架限制，构造复杂，厂房纵向刚度差。

4、平天窗

形式：在屋面板上直接设置采光口而形成。

特点：采光效率最高，而且构造简单，布置灵活（可以成点、成块或成带、片布置），施工方便，造价低（约为矩形天窗的1/3~1/4）。但直射光多易产生眩光，窗户一般不开启，起不到通风作用；在寒冷地区玻璃由于热阻小而易结露，形成水滴下落，影响使用；玻璃表面易积尘、积雪，且玻璃破碎易伤人。为便于排水，减少积尘，在实践中还出现了三角形天窗(图10-19)即将玻璃面抬高(一般与水平面夹角30°～45°)，宽为3～6m，需要设天窗架，其优缺点接近平天窗。

5、折板屋顶和壳体屋顶采光天窗的布置

用于单跨或宽度不大的厂房中，其采光可利用侧窗解决。当厂房较宽时，其采光方式，除采用平天窗外，还可采用如图所示的办法解决。

篇2：先进控制技术在工业控制中的应用

先进控制技术 (APC) 是对于目前使用越来越广泛的非常规控制电路以及控制方法的总称, 一般认为先进控制技术有优于传统PID控制回路的控制效果。先进控制技术的核心主要包含模糊控制、预测控制以及自适应控制等多个方面的内容。其主要的核心思想表现为采用对多个变量的预估作为控制的核心, 建立过程数学模型预测未来信号的输出状态, 同时应用预测对象的实际输出值以及预测值形成误差修正模型, 以此达到使系统工作于最佳状态的目的。先进控制技术一般要求能建立过程数学模型以及误差修正的数学模型, 在实际的工业控制应用中建立结构简单、控制性能良好的数学模型难度较大。从控制工程的基本理论以及工程应用的角度分析, 形成一种不过分依赖于数学模型, 闭环控制特性良好的新型理论以及实际算法是目前工业控制领域研究的重要方向之一。

1 先进控制技术的基本内涵

先进控制技术的内涵应该包含控制对象的数据采集、控制过程的数学模型的建立、先进控制策略的应用以及控制技术的工程实际应用等方面的内容。

1.1 控制对象数据的采集、处理以及软测量技术

对于控制对象进行大量的实际测量形成较大的数据量是先进控制技术优势的一个重要表现。数据采集的准确度对于系统数学模型的建立具有重要的影响。同时在实际的工业产品生产过程中不可避免地都会收到工业环境噪声以及干扰的影响。因此滤波器的设计就显得尤为重要, 同时还可以采取过失误差检测、数据有效性检验等多种信号调理方式有效改善数据的采集效果。数据的采集是先进控制系统得以实施的重要保障。在实施先进控制与优化系统时, 往往需要一些很重要的变量, 如产品质量指标、产品产率、化学反应深度、优化目标等, 但是这些变量往往又是不可直接测量或者是虽然可以通过在线分析仪进行测量, 但时间滞后很大, 不能用于实时闭环控制。为了实时获得这些重要变量, 并参与闭环控制和优化, 就必须利用有关的可测过程变量, 通过与这些有关过程变量之间的数学模型或代数函数进行计算, 这就是所谓的软测量技术。

1.2 先进的控制策略

先进控制技术的第二个方面就是能够对工业控制系统采用对应的先进控制策略。为了能够满足工业生产过程中控制性能的实际需要, 在控制方案上要能够制定合理的控制目标以及设计良好的控制结构。先进控制技术首先需要关注的就是重要过程变量的控制以及控制性能的改善, 目前主要采取的方案是单变量模型预测控制的基本方案;约束多变量的协调控制也是先进控制技术需要解决的重要问题, 目前在工业控制系统中主要应用的就是带有协调层的多变量预测策略;先进控制技术最后要解决的就是推断质量控制, 在此过程中主要涉及到的关键技术包含模糊控制、鲁棒控制以及非线性控制等多种方案。

1.3 多变量动态过程模型辨识技术

实施有效的变量控制的基础是进行数据的实时动态采集, 在复杂的工业控制过程系统中, 尤其是数据量较大以及噪声范围很宽的场合需要强有力的数据处理软件对于采集的数据进行虚假数据的剔除以及有效数据的分组, 最终可以实现将工程实践中的控制系统转换为多变量输入、多变量输出的动态数学模型。实现工程系统的数学模型化是涉及到过程动态学、人工智能、统计学原理以及系统辨识等多方面知识的综合技能, 在实际的工业控制系统设计中具有极为重要的意义。

模型的建立过程中, 可以使用DMC进行线性预测模型的建立。在DMC算法中, 首先需要的就是进行对对象的单位阶跃响应的采样值进行测定ai=a (iT) , 其中T为响应值的采用周期。实际的工程控制对象都具有稳定的趋向, 因此aN可以认为是阶跃响应的稳定值。因此对象的动态信息就可以应用有限的集合{a1;a2;a3…aN}来描述。由集合产生的向量就是模型参数, 在K时刻就可以在假定控制对象不变的情况下对未来的N个变量进行控制预测。y1 (k+ik) =y1 (k+ik) +aiΔu (k)

2 先进控制技术的特点以及应用领域

先进控制技术的特点主要表现在以下几个方面, 首先是与传统的PID策略不同, 先进控制技术是一种基于模型的控制方案, 涉及到对模型的建立以及误差的调整;先进控制技术一般都是用来对多变量、电路之间耦合较强等场合进行控制;先进控制技术一般都是建立在常见的单回路控制系统的基础之上, 用来进行系统动态性能的协调控制, 先进控制系统可以实现工业生产过程复杂的系统设计, 满足生产系统的需求;先进控制系统由于涉及到模型的建立, 因此需要进行大量的采集数据的处理分析, 因此先进控制技术需要强有力的计算工具以进行支撑。

目前, 先进控制技术在石油化工行业的生产以及其他工业生产控制方面发挥了重要的作用。由于先进控制技术在控制系统的动态性能调整、变量变化范围的波动控制以及卡边操作等方面的优势, 在石油化工以及其他的工业过程生产控制中得到了极为广泛的应用。先进控制系统目前采用的主要方式是在传统的DCS装置上进行了先进控制技术的应用。目前先进控制系统的主要理论是进行机理建模以及采用辨识理论测试等方案进行建模两种。

3 先进控制技术存在的问题以及发展趋势

目前, 先进控制技术理论以及工程应用在国内都取得了良好的效果, 但是与发达国家相比。仍然存在着一定的差距。一般企业工业生产过程中所需要的控制系统都是由系统开发企业完成的, 在实际的使用过程中出现故障一般都依赖于开发企业的技术人员进行调试, 用户企业一般自身都缺乏先进控制系统技术的应用能力以及解决问题的能力。先进控制技术目前尚不能够完全满足闭环系统稳定性的控制要求。随着控制系统结构的复杂度逐渐提升, 生产装置的的大型化以及复杂化, 同时随着工业技术的快速发展, 工业生产要求越来越高。

4 结论

先进控制技术对于目前的结构复杂、工作环境噪声大等情况下的工作具有重要的意义。先进控制技术主要包含控制对象数据的采集、控制模型的建立以及误差消除 (减小) 控制模型的建立, 要能够实现性能良好的先进控制系统同时也需要具备性能优越的数据计算软件以及硬件平台。先进控制技术在理论以及工业生产过程方面的实际控制都取得了良好的经济效果以及社会效益, 但是同时也存在着诸多亟待解决的现实问题, 需要在今后的开发与设计中进一步进行探索, 以保证先进控制技术在工业生产控制过程中发挥更大的作用。

摘要：通过较为先进的控制方案可以对实际复杂的工业生产过程实现自动控制, 可以明显提升工业生产过程控制以及操作的稳定性。通过对关键变量的调整, 改善生产过程中的动态性能, 并以此优化控制目标值, 可以达到加强工业生产过程控制的稳定性以及安全性的目的, 有效保证工业产品质量分布的均匀性以及一致性。提出了先进控制技术的基本特征, 分析了各种控制技术的应用方案, 并对先进控制技术在工业控制中应用发展趋势做了预测分析。

关键词：工业控制,先进控制技术,稳定性,APC,PID

参考文献

[1]许超, 陈治钢.邵惠鹤, 预测控制技术及应用发展综述[J].化工自动化及仪表, 2002, 29 (3) :1-10.

[2]张文德, 李冬媛.推进自动化技术在石油化工企业的应用与发展[J].炼油设计, 2000, 30 (2) :1-5.

[3]王立行.石油化工过程先进控制技术的现状与发展趋势[J].炼油设计, 2000, 30 (2) :6-11.

[4]孟志光.常减压蒸馏装置先进控制的实施[J].炼油设计, 2000, 30 (2) 12-17.

篇3：1讲工业过程先进控制

【关键词】工业过程控制；自动化；智能控制

引 言

工业过程控制是现代工业生产的重要辅助手段，在促进工业生产水平及生产质量中发挥了重要的作用。但是，现代工业生产技术不断发展以及社会对工业生产要求的提高，传统自动化过程控制已经无法满足工业生产的需求，必须将智能控制应用于工业过程控制，提高自动化控制水平，进一步提高企业产品的质量以及生产效率。

一、工业过程控制机智能控制概述

工业过程控制是指根据生产过程需要，根据相关过程控制理论，使用相关设备和仪器对产品设计生产过程进行控制。工业过程控制在现代工业生产中发挥了重要的作用，它通过控制生产设备停滞和等待时间，达到控制生产时间的目的。再通过相关设备监控生产过程，及时获取无效停滞、错误信息等过程控制信息，使反馈信息能够良好传达。再根据反馈信息改进生产活动，从根本上提高生产水平。智能控制是指依靠智能系统自动控制设备的技术，而不需人工操作和干预。智能控制是当前科技发展的重要成果之一，它综合了电子计算机技术、信息技术、生物工程等多项科学知识，其涉及领域极为广泛[1]。根据不同的设计原理，智能控制系统可分为模糊控制系统、专家系统和学习控制系统。和传统自动化工业过程控制技术相比，智能控制技术的精确度更高，同时还能根据相关控制理论做出相关推理，优化生产控制模式，提高生产效率。

二、智能控制在工业过程控制自动化中的应用

（一）提高信息获取能力

在生产控制过程中，智能控制系统会自动收集设备运行状态信息，再通过对运行状态信息的分析和计算，分析设备的运行状态，再结合设备运行状态调整设备运行。从信息收集到设备运行状态调整全过程都无需人工参与，可以大大地降低企业生产成本。但是，就我国目前技术水平而言，信息化水平不高也是制约我国工业生产控制发展的主要因素。而信息技术是智能控制系统中的关键技术组成部分，智能控制系统的运行可极大的提高信息技术水平，因而要提高信息获取能力。

（二）完善系统建模

系统建模主要应用于数据监控和采集领域，通过系统建模收集和记录机械设备生产过程中产生的脉冲数，并将收集的脉冲数据传输至数据存储系统内。具体操作为数据传输至存储系统后，A/D单元模块对数据进行转换，将数据模拟量转变成数字量，再存储至存储在存储系统中[2]。存储数据后，计算机再读取相关数据，开展数据计算作业，从而获得电子计算的数据终端。数据还可用于监控系统，为监控系统开展控制操作提供依据。监控系统根据数据对生产线运行状况进行定整体监控，一旦生产设备发生故障，监控系统获取故障数据信息后会立即发出报警信息，并将故障数据传输至存储系统内，做好记录。如果故障信息表明生产设备故障较为严重，监控系统立即向可编程逻辑控制器发出报警信息，控制系统立即停止生产作业。除了监控生产设备故障外，系统建模的运用还可以帮助数据监控系统实施监测及其系统中的计时器、计数器等设备，根据生产需要调整计时器和计数器，使生产行为更趋规范合理，满足生产需求。

（三）加强动态控制

随着技术水平提高，智能控制在我国工业生产中有一定的应用，人们也逐渐认识到并重视智能控制的应用。尽管工业生产的某些领域应用了智能控制技术。但是企业缺少良好的技术管理经验，而缺乏技术管理会制约智能控制技术发挥作用，导致智能控制技术无法为企业带来实际生产效益，智能技术无法产生实际生产效益会反作用于智能技术应用和推广，制约智能技术应用和推广。就当前我国众多企业工业生产过程控制自动化的实际情况而言，许多企业的工业生产只有生产过程运用智能控制技术，其它生产环节仍旧依靠人工作业方式完成，智能控制技术较低的应用程度造成传统生产经验无法与工业控制规律结合。因此，在工业生产中，需要进一步加强动态控制，将智能控制系统与产线总控部门、机器设备系统和可编程逻辑控制器相连，实现各个部分之间数据互通[3]，真正的做到控制系统和生产过程的结合，使工作人员通过智能控制系统即可实现监控生产设备的运行状况，并通过控制系统远程处理生产过程出现的问题。

（四）局部控制和整体控制相结合

智能控制包括整体控制和局部控制两种方式，整体控制是对整条生产线的自动化生产作业的控制，包括整条生产线总体生产工艺、生产过程中的设备故障、设备运行状态的总体调整等等。局部控制是对某个生产单元的智能控制，具有控制范围小、控制目标精确具体以及针对性强的特点[4]。整体控制和局部控制具有各自的优缺点，整体智能控制覆盖范围大，系统性强，但是目标不精确，针对性差。而局部控制的范围小，不利于从整体加强控制。因此，需要结合局部控制和整体控制两种智能控制方式，根据需求将局部智能控制应用于合适范围，提高控制的精确性和针对性，提高智能控制效果。

三、结语

总而言之，在我国工业生产规模不断扩大、生产工艺不断复杂化的驱使下，工业控制自动化中应用智能控制必然成为工业生产发展的主要趋势。工业企业也必须紧跟时代潮流，将智能技术应用于过程控制，加强生产过程的监控，及时调节生产行为，提高生产的效率，为企业带来更多的经济效益。

参考文献：

[1]刘嵩松. 工业过程控制自动化中智能控制应用[J]. 科技创新导报，2014，（11）.

[2]王宏. 认识基于数据驱动的工业过程控制[J]. 控制工程，2013，（02）.

[3]热米娜·帕尔哈提. 智能技术在工业过程控制自动化的应用分析[J]. 科技风，2013，（03）.

[4]柴天佑，李少远，王宏. 网络信息模式下复杂工业过程建模与控制[J]. 自动化学报，2013，（05）.

篇4：1讲工业过程先进控制

关键词模糊PID；工业控制过程；算法；自动化

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0184-01

随着科学技术和工业现代化的发展，工业生产领域对控制精度、响应速度、系统稳定性及自适应能力要求越来越高。然而在工业过程控制中，总是存在着控制对象具有非线性、时变性、滞后性以及其动力学特性的内部不确定性和外部环境扰动等问题，使传统的控制方法不能满足现在的需要。因此，出现了经典的模糊PID控制理论，而且在工业过程控制领域得到了飞速的发展。模糊PID基于其能对过程控制中的不确定条件、参数、延迟和干扰等进行检测分析，然后通过模糊推理对PID参数进行在线自整定，不但保持着传统PID控制原理简单、鲁棒性强等特性，而且还具有更大的灵活性、精确性和实用性。

1工业过程控制的特点

工业过程控制通常指在化工、石油、冶金、轻工、建材等工业生产过程中的自动化控制技术，由于行业本身所具有的特点，因此对于工业过程控制来说具有许多的复杂性因素，大致特点如下：

1）控制过程的不确定性。由于控制环境和控制对象本身所具有的特性，控制过程中常常存在着无法预知的干扰和随机的变化，不能对被控对象建立准确的控制模型，因此从原理上来说需要达到控制要求存在着困难。而且对于控制的输入来说，每次相同的输入也不能得到相同的输出效果，即对同一个实验来说，无法让它在重复的试验中重复的激励，种种不确定因素的存在，影响着整个控制过程。

2）控制过程非线性。对于线性系统来说，现在已经具有了非常完善的控制理论和方法。在工业过程控制领域，往往存在着一些非线性的控制对象，对于非线性的对象进行精确的控制，就不能在依靠线性控制对象的理论，只有研究出针对非线性的控制理论，才能得到满意的控制结果。

3）控制过程时滞性。工业过程控制中大量的存在着时滞的参量，其时滞的特性不仅影响着控制的稳定性和实时性，而且促使控制系统动态品质差、精确度不高等特点。

2模糊PID控制研究的现状

随着技术理论的不断完善，以及控制理论的迅速发展，在工业过程控制领域出现了许多的控制思想和控制算法，但是PID控制算法始终占据着其强大的重要地位。由于PID控制具有结构简单、实现容易、控制效果好、稳定精度高、理论分析体系完整等特点，在化工、石油、冶金等领域得到了广泛的应用。然而PID控制的整定参数是固定的，对于工业过程控制中的參数变化、时滞性强、干扰强的控制对象，就不能满足其控制性能和控制精确要求。模糊控制理论对于研究对象的描述能在准确和简明之间取得平衡，不需要对控制对象建立精确的数学模型，可以实时的在线调整参数，柔性的达到控制要求。因此，有人提出将模糊控制与传统PID控制结合起来，构成了现在广泛应用的模糊PID技术。模糊PID控制器表现出了在非线性、大滞后、时变性系统中的控制优势，并推导出了其非线性增益的明晰表达式，大量的实际运用表明，模糊控制理论与传统PID控制理论相结合取得了很好的效果，为解决工业过程控制领域的控制问题做出了巨大的贡献。采用模糊控制理论对传统PID控制器的控制参数进行在线自整定，不但克服了系统的不确定性，而且还提高了系统控制的稳定能和鲁棒性。模糊PID控制技术在压力、温度、流量等控制场合得到了大量应用，并取得了很好的控制效果。

3工业过程控制中应用的模糊PID控制算法分析

在工业过程控制领域，存在大量的自动控制算法。如以传统理论为基础的PID控制算法，以现代控制理论为基础的自适应控制、预测控制、神经网络控制及模糊控制等智能控制方法。但目前在工业过程控制现场主要运用的还是模糊PID控制算法，基于其简单、稳定、精度等控制特性得到了飞速的应用。对于模糊控制算法与传统PID的结合形式和参数的整定方法的差异，在实际的工业过程控制现场运用的模糊PID算法通常有如下几种：

1）模糊自整定PID控制算法。该种算法基于对PID参数模糊推导后进行在线自整定，能根据实际的控制结果和控制要求自动调节控制参数，以达到预期的控制精度和要求。具体思想就是找出PID的三个参数与误差和误差变化率之间的模糊关系，在实际的控制过程中通过不断检测误差和误差变化率的大小和变化方向，根据模糊控制理论对PID的三个参数进行在线修正，已达到在不同的暂态控制过程中对PID参数的不同要求，从而使被控对象得到良好的动、静态控制性能。

2）Fuzzy-PI型模糊PID算法。该算法属于混合型的PID控制器，由一个常规积分控制器和一个以误差和误差变化率为输入的普通二维模糊控制器并联而成。通过并联的结构把而着的控制特性进行结合，以使控制对象达到最佳的控制效果。该控制器不仅对于规则的“离散性”引起的余差有很好的消除作用，而且还能很好的消除输入输出量引起的零点附近的极限振荡现象，促使系统成为无差模糊控制系统，具有很好的控制性能。控制原理图如下：

图1Fuzzy-PI型模糊PID控制器结构图

4模糊PID算法应用在温控系统中的程序流程

由于温度具有非线性、时滞性等特点，因此在工业过程控制领域常采用模糊PID控制器进行控制调节。通常的温度模糊运算程序就实现有模/数转换后的值到模糊控制值的运算，常包括求差量化和查模糊表等子程序。

5总结

模糊PID控制器对于非线性、时滞性、不确定性、多变性和强耦合性的控制对象具有很好的控制性能，该控制器能够很好的满足工业过程控制的控制场合。随着社会的发展和工业自动化领域的发展，模糊PID控制技术将在工业控制领域得到飞速的发展和应用。

参考文献

[1]刘骏跃,PID参数的模糊整定器研究,自动化与仪器仪表,2001.

[2]金以慧,过程控制.清华大学出版社,2002.

[3] 刘向杰,周孝信,柴天佑.模糊控制研究的现状与新发展,信息与控制,1999.