预测函数控制在陶瓷烧成窑炉温度控制中的应用

侯宁　费树岷

摘要 本文从釉上彩艺术在现代生活空间的布置方式和应用于现代生活空间的特点以及如何更好地应用于现代生活空间这三个方面分析釉上彩艺术在现代生活空间的应用。

关键词 釉上彩 装饰 现代生活空间

陶瓷烧成窑炉是陶瓷生产过程最主要的设备，是生产过程的“心脏”，对提高陶瓷生产工艺的品质起着决定性的作用。但是由于陶瓷烧成窑炉模型为大纯滞后的特征，并且控制关系具有非线性，系统被控制指标（如温度，气氛，压力）之间为较强耦合，又表现为不确定性，普通的控制策略很难对其实现有效控制目的。为此一些针对陶瓷烧成窑炉控制策略被提出，提出变结构温度控制方法，即通过模糊控制和时间比例分割相结合应用于陶瓷烧成窑炉中，并证明控制方法是有效的；将智能控制与PID控制技术相融合，通过整合两种控制思想形成了模糊PID窑炉控制器的设计方法，对窑炉各工作区的温度的调节是可行的；通过模糊控制和预测控制二种策略的结合，控制陶瓷烧成温度，在精度和快速性方面得到较好的效果。通过RBF神经网络建立对陶瓷窑炉温度特性进行建模，解决了用普通控制算法建立非线性对象精确模型的问题，并结合动态矩阵实现对温度变化的跟踪控制；将窑炉内的温度偏差及偏差变化率通过智能逻辑控制器得到控制信号，实现陶瓷烧成温度的智能控制。

预测函数控制（Predictive Functional Control，简称PFC）是第三代模型预测控制算法，由Richalet与Kuntze等人于1986年提出，广泛应用于机器人跟踪、雷达跟踪、热焓控制等领域。该方法的特点是在控制量的结构中加入了基函数的内容，基函数的形式以及数量可以根据控制过程预先选定，控制量的解析解为与基函数相关的线性叠加，各基函数作用系统形成的强迫响应为线性组合结构，通过目标函数的优化得到线性系数。预测函数控制的优点为控制输入结构清晰、跟踪误差小、优化过程简单等。本文提出的一种陶瓷烧成温度预测函数控制器相比PID方法具有良好的控制品质，并对干扰有较强的抑制能力。

一、陶瓷烧成窑炉数学模型

为了获得陶瓷烧成窑炉数学模型，可以从数学途径，即分析其工艺过程，写出有关的数学关系表达式，然后推导出被控对象的模型。作为具有代表性的生产过程，陶瓷烧成窑炉模型可表示为以下常见工业过程：