基于无模型自适应控制算法的锅炉汽包水位控制研究的任务书.docx

基于无模型自适应控制算法的锅炉汽包水位控制研究的任务书
任务书
一、任务背景和目的
锅炉汽包是锅炉系统中一种非常重要的设备，它主要起到蒸汽存储、水位控制、防止气蚀腐蚀等作用。其中水位控制是其最主要的功能之一，由于锅炉汽包对水位的控制非常关键，因此本研究将聚焦于锅炉汽包水位控制问题。当前，传统的锅炉汽包水位控制方案存在着许多问题，例如：①模型建立不确定问题；②PID控制器受工作环境条件变化的影响较大，导致控制效果不稳定；③受控对象复杂多变、非线性差异大，传统的控制策略的性能表现也有限等。为了解决上述问题，本研究将基于无模型自适应控制（Model-freeAdaptiveControl，MFAC）算法，对锅炉汽包水位控制问题进行研究，探索MFAC算法在该领域中的应用和效果，并为锅炉汽包水位控制的实际应用提供科学依据和技术支持。
本研究的主要目的是：（1）基于MFAC算法，设计一种高性能的无模型自适应控制器，并将其应用于锅炉汽包水位控制中；（2）通过仿真实验对该控制方案进行验证，并验证其性能表现及其优越性；（3）结合实际数据对该算法在锅炉汽包水位控制中的应用性能进行分析，并提出改进方案和建议；（4）为锅炉汽包水位控制的实际应用提供科学依据和技术支持。
二、研究内容和方案
2.1研究内容
1）MFAC算法理论研究；
2）针对锅炉汽包水位控制问题，设计适用于该场景的无模型自适应控制器；
3）通过仿真实验优化算法参数选择和设计，并验证其性能表现和优越性；
4）结合实际数据对该算法在锅炉汽包水位控制中的应用性能进行分析，并提出改进方案和建议；
5）编制实验报告和技术文献。
2.2研究方案
1）MFAC算法的理论研究：该部分内容主要包括理论基础（包括自适应控制理论和神经网络理论）、MFAC算法的基本原理和设计流程。
2）无模型自适应控制器的设计：基于MFAC算法设计适用于锅炉汽包水位控制的无模型自适应控制器，包括信号预处理、模型建立、控制器设计等内容。
3）仿真实验：采用MATLAB等相关软件平台进行仿真实验，通过实验验证无模型自适应控制器的性能表现及其优越性，并对算法进行优化和调试。
4）实际应用分析：结合实际数据对该算法在锅炉汽包水位控制中的应用性能进行分析，并提出改进方案和建议。
5）编制实验报告和技术文献：整理实验结果和分析，编写实验报告和技术文献，展示本研究的理论和技术成果，并为锅炉汽包水位控制的应用提供科学依据和技术支持。
三、研究进度安排
研究进度安排如下：
1）MFAC算法理论研究和算法设计，需完成时间：4周；
2）编写MFAC算法仿真实验程序，需完成时间：2周；
3）通过仿真实验进行性能优化和调试，需完成时间：4周；
4）结合实际数据对该算法在锅炉汽包水位控制中的应用性能进行分析，并提出改进方案和建议，需完成时间：4周；
5）编写实验报告和技术文献，需完成时间：2周。
四、研究机构和条件
本研究将在所属机构的实验室内进行。该实验室配有所需的实验仪器、设备和软件等，满足研究所需条件。
五、参考文献
[1]何成奇,魏子龙.基于自适应控制的汽包水位控制系统研究[J].中国科技论文,2016,11(05):585-589.
[2]张志华,齐建,张日兴,赵超.基于单神经元的锅炉汽包水位控制方法[J].测控技术,2019,38(02):13-15+21.
[3]LiJ,WangH.Adaptivemodel-freecontrolforuncertainlinearsystemswithtime-varyingdelaysandinputconstraints[J].IEEETransactionsonNeuralNetworksandLearningSystems,2017,28(2):308-319.