一、工藝概述
此項目是某英資食品公司制糖生產(chǎn)的一個工藝過程，糖漿進入換熱器（殼程蒸汽加熱），利用軸流電泵攪拌推進并循環(huán)加熱，當糖漿溫度和濃度達到設(shè)定值時出料，出料完成后，人工清洗設(shè)備、管道，等待進入下一工藝過程(如下圖)。
二、控制要求
1．溫度、濃度在線檢測并無紙記錄；
2．工藝過程實現(xiàn)穩(wěn)定的自動化控制：循環(huán)加熱、在線檢測，當達到設(shè)定的溫度、濃度要求時出料，在整個過程中蒸汽加熱產(chǎn)品的溫度偏差不超過設(shè)定溫度值的±2℃。
3．從蒸汽鍋進料到容缸后，進行循環(huán)加熱煮糖以達到濃度、溫度以及濃度、溫度達到后糖漿全部出完進入下一次的一個生產(chǎn)循環(huán)必須控制在30分鐘以內(nèi)（蒸汽壓力6-8kg/f,180℃）。因煮糖時間過長產(chǎn)品會變質(zhì)，導(dǎo)至報廢。
4.溫度值設(shè)定范圍在100℃--160℃之間。（也就是說這個范圍內(nèi)不論設(shè)定哪個溫度，在生產(chǎn)過程中都能達到溫度控制值偏差范圍不大于±2℃。）
5．當本次煮糖過程結(jié)束后開始出料的過程中，由于加熱缸內(nèi)的產(chǎn)品容量變化較大，致使溫度的變化也校大，允許該階段的溫度在短時間（10秒以內(nèi)）偏差范圍不大于±3℃。
三、工藝流程圖
四、系統(tǒng)分析及解決方案
1.系統(tǒng)分析：經(jīng)過對本項目中的控制對象煮糖加熱缸的工藝流程進行分析研究，發(fā)現(xiàn)這是一種非線性、時變、大滯后、強耦合、結(jié)束條件苛刻的復(fù)雜控制對象，如果采用傳統(tǒng)的純PID控制，效果并不理想，在實踐中誤差達±10℃，無法滿足工藝要求。
2. 解決方案：為了滿足該復(fù)雜控制對象的控制要求，本方案引入了當今自動控制領(lǐng)域最先進的參數(shù)自調(diào)整模糊控制技術(shù)，同時結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制，利用可編程控制器（PLC）具有的高速運算、豐富的指令等強大功能作為控制程序的運行平臺，能較好地解決系統(tǒng)的非線性、大滯后問題。
3、技術(shù)淺析：模糊控制是當今三大新型的智能控制方法之一（其它為專家系統(tǒng)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制）。自１９６５年Ｌ．Ａ．Ｚａｄｅｈ教授提出模糊集理論后，１９７３年Ｅ． Ｈ． Ｍａｍｄａｎｉ教授首次成功地將模糊控制應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機的控制中，獲得了比ＰＩＤ控制更好的控制效果；１９７９年丹麥工程師Ｏｓｔｅｒｇａａｒｄ成功地將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于石灰窯生產(chǎn)過程的控制中，揭開了模糊控制技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的新篇章。模糊控制規(guī)則是以模糊集理論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機控制系統(tǒng)，是一種從行為上模仿人的模糊推理和決策過程的智能控制方法，是模糊數(shù)學(xué)與控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物，能夠解決許多復(fù)雜而無法建立精確數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)的控制問題。它先將操作人員或?qū)＜业慕?jīng)驗歸結(jié)為模糊控制規(guī)則，然后把傳感器信號模糊化，并用此模糊輸入去適配控制規(guī)則，完成模糊邏輯推理，最后將模糊輸出量進行解模糊判決，變?yōu)槟M量或數(shù)字量后送到執(zhí)行器上。
本方案采用的是經(jīng)過優(yōu)化的模糊控制方法，即參數(shù)自調(diào)整模糊控制技術(shù)。它的優(yōu)點是能根據(jù)不同階段溫度的實時變化趨勢，通過自適應(yīng)調(diào)整機制對模糊控制的比例因子進行在線自動調(diào)整，從而更好地改善系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高控溫精度。
（轉(zhuǎn)載）
