1、畢業設計方案畢業設計方案 題 目 氯丁橡膠合成塔溫度的模糊控制 學 院 電氣工程與自動化學院 專 業 電氣工程及其自動化 班 級 電氣0801 學 生 丁旭杰 學 號 20080302012 指導教師 申濤 二一二年四月二日 - 7 -濟南大學學院 電氣工程與自動化學院 專業 電氣工程及其自動化 學生 丁旭杰 學號 20080302012 設計題目 氯丁橡膠合成塔溫度的模糊控制 一、選題背景與意義1. 國內外研究現狀、水平及存在的問題：(1)氯丁橡膠工藝1913年美國Du Pont公司研制出氯丁橡膠并將該產品投放市場1，氯丁橡膠由于它具有天然橡膠和其他合成橡膠無可比擬的綜合優良性能，而且加工性

2、能好，能在苛刻而惡劣的環境下使用，且制品壽命很長，目前尚沒有任何一種彈性體能能全面取代它，因此其在汽車零部件、電線電纜、阻燃運輸帶及粘合劑等領域獲得了廣泛的應用2。在新型彈性體不斷擠占氯丁橡膠傳統市場，國外氯丁橡膠制造商為增強產品競爭力在不斷改進生產工藝、開發新品種和開拓新用途3：美國Du Pont Dow Elastomers公司近年開發適合同硫調節型氯丁橡膠并用的制造汽車發動機支座的高彈性、耐熱氯丁橡膠，開發了耐熱性好、初粘力強的粘杰型氯丁橡膠膠乳，開發不變色的甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯接枝氯丁橡膠乳膠等。美國Bayer公司為改進氯丁橡膠的熱穩定性，開發了氯丁二烯同羧酸酰胺、羧酸酐和（

3、或）羧酸單體的共聚物，有低凝膠型也有高凝膠型，可作為改性劑同氯丁橡膠并用。日本電氣化學工業公司開發了剛性與撕裂強度高的氯丁橡膠、減震氯丁橡膠以及剛性高與模塑性好的氯丁橡膠。日本東曹公司也開發減震專用的氯丁橡膠，并制得了軟化溫度高常溫和高溫粘接性能好、耐水性和穩定性高的氯丁橡膠膠乳。(2)溫度模糊控制模糊控制就是利用模糊數學的基本思想和理論的控制方法。在傳統的控制領域里，控制系統動態模式的精確與否是影響控制優劣的最主要關鍵，系統動態的信息越詳細，則越能達到精確控制的目的。然而，對于復雜的系統，由于變量太多，往往難以正確的描述系統的動態，于是工程師便利用各種方法來簡化系統動態，以達成控制的目的，但

4、卻不盡理想。換言之，傳統的控制理論對于明確系統有強而有力的控制能力，但對于過于復雜或難以精確描述的系統，則顯得無能為力了。因此便嘗試著以模糊數學來處理這些控制問題模糊技術是當今世界最新技術之一，其突出優點就是能模仿和描述人的思維方式，總結和放映人的經驗，因此，其應用廣泛，前景無限，單片機電機轉速模糊控制系統和溫度模糊控制系統，與傳統控制系統比較，其設計簡捷，具有實時性好、控制速度快、超調量小、對參數變化不敏感、穩定性好等優越性能，各國在模糊控制理論及應用技術的研究投入了大量的人力、物力，模糊控制已經作為一項新的工程技術在各國得到、廣泛應用。它在蠶種催青4，電加熱爐5，房間溫度6，恒溫培養箱溫度

5、控制7，空調溫度控制8，青霉素發酵罐溫度控制9，食用酒精發酵溫度控制10，真空干燥箱溫度控制11，制冷機速度控制12,測試室溫度控制13及智能冰箱溫度控制14等方面都表現出其出色的控制能力和控制品質，并在豎式煤粉燃燒爐溫度控制15，沸騰鍋爐溫度控制16，燒結豎爐燃燒溫度控制17，干燥窯溫度控制18，熱風爐出口溫度控制19, 鍋爐蒸汽溫度20等大型工業設備的控制上也表現出其他控制法所無法達到的優良效果。模糊控制在理論與實踐上尚有如下一些問題未能解決：模糊化和反模糊化過程缺乏系統方法?？偨Y模糊控制規則有時困難?？刂埔巹t一旦確定，不能在線調整，不能適用情況的變化。模糊控制器由于不具有積分環節，其穩態

6、精度不高。 上述問題的解決，有利于模糊控制的不斷發展。2. 選題的目的、意義： 氯丁橡膠合成塔系統是流程工業中具有純滯后、非線性等特點的被控對象模型。而模糊控制恰好可以針對其以上特點進行控制。本設計針對氯丁橡膠合成塔系統的特點設計了模糊控制器，從而有效的實現了對該系統的控制。通過對氯丁橡膠生產中合成塔的生產環節的工藝特點進行分析，采用模糊控制算法對合成塔進行控制，不但可以提高經濟效益，而且降低設備耗損。模糊控制提出至今無論在理論上還是實際應用中都取得不錯的發展，但是人們對模糊控制的研究與了解還很欠缺，因此模糊控制的研究者們提出了一些改進方案并解決了許多問題：（1）多點溫度模糊控制系統21，通過

7、各種產品的熱容量及生產率都不同，整定16次PID參數，實現溫度的多點控制。（2）多模態溫度模糊控制及其信號遠傳系統的設計22，以單片機為控制中心的多模態溫度控制系統的控制方法。（3）基于溫度模糊控制得多核處理器任務調度研究23，通過SIMULINK模糊仿真分析以及在P4雙核處理器上將該算法嵌入至Linux內核調度器，實現任務調度，達到了降低處64%，處理器性能改善從3.3%提高到4.2%。（4）可編程控制器溫度模糊控制系統設計研究24，采用歐姆龍PLC構成溫度控制系統，運用模糊技術實現加溫系統解耦控制。（5）一種單片機溫度模糊控制系統的設計25，采用定時中斷的結構核心為模糊控制器，實現溫度模糊

8、控制器輸入模糊化、模糊決策、輸出逆模糊化等過程，進行實驗研究。（6）基于小型PLC的溫度模糊控制系統26，利用CDMA 1X網絡完善的無線接入管理能力，監控范圍不受地域限制，監控節點可以無限制自由增加，大大增強控制系統的自適應性和靈活性。（7）模糊控制在酸洗系統溫度控制中的應用27， 采用模糊控制實現對酸洗段溫度控制，使溫度控制系統具有較快的響應速度，而且溫度無震蕩和超調現象，滿足冷軋機組酸洗段溫度的精度要求。（8）基于PLC的溫度模糊控制設計28，對電阻爐的爐溫使用三菱FX2N系列PLC設計了一套二維模糊控制器，實現電阻爐溫的模糊控制，取得了較好的運行效果。（9）基于PLC的加熱爐溫度模糊控

9、制系統29，模糊控制在加熱爐溫度控制的應用，使系統具有更高的精確性和穩定性。二、設計內容1.模糊算法的特點以及模糊控制器的設計思想。2.氯丁橡膠合成塔生環節工藝特性，合成塔工藝特性的模糊控制器的總體設計方法。3.基于DCS系統的模糊控制系統， 通過對氯丁橡膠生產中合成塔的生產環節的工藝特點進行分析， 采用模糊控制算法對合成塔進行控制。4.在氯丁橡膠合成塔系統中加入了模糊控制器， 利用模糊控制器對純滯后、非線性等系統的有效控制并且很好的改善了氯丁橡膠合成塔系統的性能。預期研究結果：在MATLAB軟件中，利用模糊控制程序對氯丁橡膠合成塔建立模型，并進行仿真分析。預計可達到有效控制合成塔的溫度，降低

10、風險。三、設計方案1.氯丁橡膠生產流程圖：2.氯丁橡膠生產過程中，氯丁二烯會因溫度過高引起爆炸，利用模糊控制系統對氯丁橡膠生產中合成塔的生產環節的工藝特點進行分析， 采用模糊控制算法對合成塔進行控制。在氯丁橡膠合成塔中加入模糊控制器，利用模糊控制器對純滯后、非線性等系統的有效控制并且很好的改善了氯丁橡膠合成塔系統的性能。3.MATLAB模糊工具箱：為了方便使用模糊控制，我們可以使用MATLAB中的模糊工具箱（Fuzzy logical toolbox）來實現其功能。在命令行輸入fuzzy，進入模糊推理系統編輯器，利用工具制造一個*.fis的文件，這個文件就是模糊控制器的核心，在SIMULINK

11、中和以往進行PID控制一樣建立模型，在設計前，確定模糊控制器需要的輸入端口、輸出端口。4.熟悉模糊控制的研究背景與意義。5.了解模糊控制的基本原理，并應用到氯丁橡膠合成塔的溫度控制中。6.了解MATLAB的原理。7.利用模糊控制的原理初步設計氯丁橡膠合成塔。8.用MATLAB進行驗證設計方案。9.對實驗結果進行分析與研究.四、參考文獻1李賀，劉權毅.我國氯丁橡膠發展現狀及展望J.彈性體，2011，21（6）：71-73.2王子生.國產氯丁橡膠生產工藝問題探討J.特種橡膠制品，2010，31（2）：58-60.3張泗文.世界氯丁橡膠生產現狀和前景J.現代化工，1998，（6）：37-38.4 劉

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