模糊算法在玻璃钢化炉中的应用设计与仿真
【摘 要】针对工业玻璃钢化炉温度控制系统中存在的非线性、时变时滞、变量间关联严重、扰动复杂和被控对象难以建模等特性,传统控制方法难以满足控制要求。对这类复杂的控制系统,运用模糊控制算法可以克服传统控制的缺陷和不足,发挥其优越的性能。运用MATLAB对被控对象的仿真结果表明,模糊控制算法能很好的适应具有非线性,时变性特点的不确定性系统,对这类系统具有优越的控制性能。
【关键词】玻璃钢化炉温度控制;模糊控制算法;非线性;参数时变;Simulink仿真
0 引言
钢化玻璃(Tempered glass)作为安全玻璃,具有耐冲击、抗弯曲、热稳定性好且在破碎时变成小碎块,不易对人体造成伤害等优点,被广泛应用于高层建筑、玻璃护栏、动车车窗等对玻璃安全和质量要求较高的地方。
钢化炉是对玻璃进行钢化处理重要的设备,其中钢化过程中的冷却阶段,是钢化过程中非常重要的环节,其冷却温度的控制直接影响到钢化玻璃的品质,控制不好甚至会出现玻璃的破碎。因此,冷却过程中冷却的温度是一个重要的控制参数。
1 研究背景
钢化炉冷却阶段炉温的调节采用的是风冷技术,即通过风机送冷却风的方式对钢化玻璃进行降温处理。由于冷却阶段有诸多不确定因素,如冷却风的温度会随外界发生变化、玻璃厚度也会随钢化的不同阶段发生变化等。目前,冷却阶段的温度控制主要采用人工操作和PID相结合的方式为主。人工调节虽然能把温度控制在合理的区间内,但受人为因素影响较大,且很难达到高标准控制;PID控制虽具有简单易行的特点,但PID控制对控制对象模型的依赖程度较大,而且只有在系统的各项参数保持基本不变的条件下才能满足控制要求[2]。而实际却是一个参数随动、参数耦合的不确定性系统,因此PID很难达到精准控制。模糊控制,则是智能控制领域中的一个分支,由其对被控制对象参数、结构变化不敏感、不需要建立被控对象的数学模型、鲁棒性好等特点,在控制领域占有相当重要的作用。其运用操作者经验、知识或操作数据对被控对象进行控制,具有动态响应快、超调小等优点,特别对动态时变系统、非线性系统、大时滞系统等复杂的系统具有很好的控制优势。
2 模糊控制系统
模糊控制(Fuzzy Control)是以模糊集合论,模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的智能控制方式,延续了传统控制思想,由被控对象、模糊控制器、执行器和反馈环节组成。
2.1 模糊控制算法
模糊控制算法是建立在模糊数学上的一种控制算法,由普通集合的二值逻辑{0,1}








































