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双层玻璃反应釜常见故障现象及原因双层玻璃反应釜是常用的实验室设备之一，广泛用于化学合成、生物实验、药物合成等领域。
与普通反应釜相比，双层玻璃反应釜具有隔热性能好、不易污染等优点。
但是，在使用过程中，常常会遇到一些故障现象。
本文将以双层玻璃反应釜常见故障现象及原因为主线，展开分析和讨论。
一、玻璃反应釜表面出现白色氧化物在使用双层玻璃反应釜时，经常会发现玻璃表面出现白色氧化物，这是由于玻璃反应釜内部加热时，玻璃表面积累的水分蒸发所致。
这种现象虽不会影响实验结果，但会破坏实验室环境卫生。
为了防止这种现象的发生，我们在使用时应严格按照规定操作，同时注意保持操作环境的干燥。
二、反应釜内部温度不能到达预定温度双层玻璃反应釜的另一个常见问题是，在加热过程中，反应釜内部的温度不能到达预定值。
这种情况可能是由于反应釜底部的加热盘被损坏或者变形，导致加热流量不均匀，从而无法使反应釜内部温度均匀升高。
此外，如果反应釜与温控仪之间的连接不良，也有可能导致此类问题。
因此，在使用双层玻璃反应釜时，我们需要仔细检查加热盘和温控仪的连接，确保它们正常运作。
三、反应釜的密封性不佳双层玻璃反应釜的密封性一般不错，但有时候也会出现问题。
当反应釜的密封性不佳时，可能会发生反应物外泄、气体泄漏等情况，这会对实验结果造成严重的影响。
此类问题的原因有很多，例如密封圈老化、开裂、损坏等，或者反应釜盖的压力不当等。
在使用双层玻璃反应釜时，我们应该时刻关注它的密封性情况，如果发现了问题，立即停止实验并进行相应的维护保养。
四、反应釜表面的玻璃破裂当我们使用双层玻璃反应釜时，有时会发现玻璃表面出现裂缝或者破裂，这是可能导致实验失败的重要因素之一。
造成这种问题的原因有很多，例如反应釜表面结冰、温度不稳定、过度加热等。
在使用双层玻璃反应釜时，我们需要注意加热流量和保温情况，以避免产生过多的热能从而导致反应釜破裂。
总之，在使用双层玻璃反应釜时，我们首先需要严格遵守使用规程，确保正常操作。
搪瓷反应釜使用注意事项
使用搪瓷反应釜时应注意以下几点：
一、搪瓷反应釜的使用前应先检查釜头是否完好，如有破损，应及时更换新的釜头。
二、搪瓷反应釜的表面在使用前应彻底清洗，以防止杂质污染反应体系。
三、反应釜在使用时，应及时添加搪瓷管道润滑剂，以防止反应釜温度过高时反应釜之间的反应量改变。
四、搪瓷反应釜在使用时，应保持温控室的温度稳定，以防止天气变化，以免影响到反应釜的效果。
五、在搪瓷反应釜使用过程中要确保反应釜内的温度在规定的水平之间，以保证反应釜里的反应物的稳定性。
六、避免反应釜受到冲击，以免损坏反应釜或影响反应效果。
七、使用完毕后，应及时清除反应釜内的残余物，减少未来使用时反应釜损坏的可能性，以及反应釜的可能污染。
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反应釜使用注意事项及检修内容反应釜维护和修理保养1、拆、装螺母时必需对称、均匀用力，不准一次将一个螺母拧松或拧紧。
2、上、下轴连接后，下轴端若无固定，不得处于水平悬臂状态。
3、磁力驱动搅拌装置的进出水管不能堵折，出口水温度应掌控在60℃以下，水温过高可适当加大供水流速，但不能太大，严禁溢流口长时间出水。
以防止溢流口水流不及而使水套水位上升，锈蚀联轴节轴承或进入电机、减速机体内。
4、压力容器的紧要指标（设计压力、设计温度、高允许工作压力、介质等）均打在标牌上，严禁超范围使用。
因特别情况致使爆破片爆破，则需适时更换爆破片。
5、压力容器内存在压力时，不准进行任何修理、拆卸和紧固工作。
6、运行中如发觉异常声音，要停车检查，适时排出故障，不可带病运行，以防加重搅拌器内关键部件损坏程度。
必要时适时与我公司。
7、压力容器长期不用时，确定要先保养一次并擦拭干净；配有电控箱的，电控箱必需切断电源（拔下电源插头），遮盖好放在通风干燥处。
8、严禁电机设置在高转速上，直接开关电源，防止烧毁电器元件。
通过变频器进行调速转速时，变频器设定频率小不得低于20Hz，防止变频器损坏或者由于电机风扇转速太慢，散热差，烧毁电机。
9、配有加热装置时，通常接受PID方式掌控,假如加热温度过冲较高，可以调整温控仪参数，掌控加热电压进行加热。
10、内部配有四氟内衬的反应釜，使用温度不得超过180℃。
11、介质为纯氧的时候，釜内各部件严禁附着油、脂或易燃、易爆物。
12、定期检查各密封部件的紧固件是否松动，并予以紧固。
13、试验室用反应釜，正常使用条件下应进行定期保养（建议单班作业每三个月一次），保养内容包括：清洗阀门、釜盖各孔，检查釜体内腔，轴承加油，紧固螺栓，检查接地线等。
14、对于配有磁力驱动搅拌装置的反应釜，应重点对搅拌器上、下轴承进行润滑维护。
磁驱系统出厂前，上、下轴承均已使用注满“高温润滑脂”。
运行不超过72小时注油一次。
加注润滑油时，必需在釜内卸压后，才允许打开盖帽，使用油枪及专用注油接头加注“高温润滑脂”，每次注油量约为15～20g（注：润滑脂工作温度300℃）。
反应釜数显温度计安全操作及保养规程反应釜是化学实验过程中常用的实验仪器，其温度的控制是非常重要的。
而数显温度计则是反应釜中常用的温度测量工具，它能够提供高精度的温度数据，但在使用过程中也需要注意安全操作和保养维护问题。
下面就从几个方面介绍反应釜数显温度计的安全操作以及保养规程。
安全操作1.避免反应釜受到冲击在使用反应釜的过程中，不要让反应釜受到任何形式的冲击，特别是不要碰撞、敲打，更不能摔落，防止数显温度计掉落或受损。
2.精细操作数显温度计数显温度计是反应釜中测量温度的重要工具，使用过程中需要注意以下几点：•在数显温度计的显示屏上，要清晰地显示出温度数字。
如果数字显示不清，需要及时更换电池或充电。
•数显温度计的探头需要插入到反应釜的温度检测孔中，确保探头与反应釜内部表壳紧密贴合，避免气体泄漏或损伤深度度计。
•不要在高温状态下触摸数显温度计的探头或表壳，这样会导致温度计失效或烫伤操作人员。
3.安全存放和搬运数显温度计在存放和搬运时也需要注意以下几点：•应将数显温度计放置在防潮、防尘、防震的环境中，防止温度计内部特殊元件受到损伤。
•当搬运数显温度计时，应轻拿轻放，并避免受到冲击和挤压，防止数显温度计损坏。
保养规程1.温度计的清洁数显温度计在使用过程中会受到外界的污染，因此需要进行定期的清洁工作。
清洁的方法如下：•用干净、柔软的布擦拭屏幕和外壳表面。
•用专业的清洁剂，清洗探头和表壳的接口，确保没有污垢或氧化层。
2.温度计的校准在使用数显温度计的过程中，需要时常对其进行校准，确保温度测量的准确性。
校准的方法如下：•在低温下，将数显温度计的探头置于稳定的温度环境中，等待数显稳定并记录下相应的温度数值。
•在高温下，将数显温度计的探头置于稳定的温度环境中，等待数显稳定并记录下相应的温度数值。
•将记录的数值与温度计规格书中的标准数值进行对比，如果差异太大，就需要进行校准。
3.重新安装被脱落的部件在使用过程中，数显温度计探头或外壳上的部件可能会脱落，此时需要及时找到相应的部件重新安装，确保数显温度计正常工作。
TCU计费控制单元
高低温TCU控制单元是用于车间反应釜控温项目中反应釜的温度控制，可分别实现加热、制冷、恒温控制。
高低温TCU控制单元保持反应釜内各种反应所需的高低温条件，还可以实现低温结晶提炼，低温萃取，低温药物合成等。
一、高低温TCU控制单元设备原理：
高低温TCU控制单元采用客户现场的热能，比如蒸汽、冷却水等，通过基础设施集成到用来控制工艺设备温度的单流体系统或二级回路中，LNEYA高低温TCU控制单元可以将热传导热液流入反应釜夹套中，利用设备的控温系统运算控制反应釜的制冷加热控温需求。
二、高低温TCU控制单元的应用特点：
1、高低温TCU控制单元采用程序控温，设置了多个步骤的程序而且每段程序可以选择温度或者时间两种控温方式的程序来进行控温。
2、高低温TCU控制单元可以应用于一台反应釜或者多台反应釜进行控温，可以满足物料温度和导热介质温度两种控温模式，保持生产的稳定性。
3、高低温TCU控制单元设置保住装置，比如自动安全保护警保系统，断电保护等。
4、高低温TCU控制单元采用模糊PID自适应的控制器，设置了LNEYA无模型自建数算法可以快速恒温运算输出功能，不需要冷热对抗。
5、高低温TCU控制单元配置了快速运算控温程序，可以对反应釜反应过程中的放热和吸热进行快速响应控制，避免传统设备需要更换夹套以及维护的问题。
6、高低温TCU控制单元设置了显示屏可以显示各种画面，可以清晰显示并且记录各种物料温度点/温控系统出口温度/进口温度实时在线控制情况。
高低温TCU控制单元是可以为反应釜各种反应提供快速升温和降温的设备，如果有防爆需求可以定制隔离防爆型号的相应设备。
高温高压反应釜使用方法高温高压反应釜使用方法高温高压反应釜是一种常见的实验仪器，用于进行高温高压条件下的化学反应。
它在化学工业、石油行业、冶金等领域有着广泛的应用。
为了安全和有效地使用高温高压反应釜，以下是一些使用方法的建议：1. 预备工作在开始使用高温高压反应釜之前，首先要做一些预备工作。
确保反应釜的安全阀和压力表工作正常，并检查加热系统和冷却系统的连接情况。
清洁反应釜内部，确保无异物和残留物。
2. 加入反应物根据实验设计的需要，将所需的反应物加入到反应釜中。
注意反应物的浓度和量，避免超过反应釜的承载能力。
如果需要，在加入反应物之前可以先将反应釜进行真空排气，以去除空气和杂质，并减少气体的溶解度。
3. 设置温度和压力根据实验要求，设定反应釜的温度和压力。
反应釜通常会配备温控系统和压力控制系统。
设置合适的温度和压力范围，并确保设备能够稳定地维持这些条件。
4. 进行反应当温度和压力设定完成后，可以开始进行反应。
打开反应釜的加热系统，逐渐升温至设定温度。
在反应过程中，根据需要，可以控制温度上升速度和反应时间。
同时，注意观察反应釜的压力表和安全阀，确保压力在合理范围内。
5. 结束反应当反应完成后，即可停止加热，关闭加热系统。
等待反应釜冷却至安全范围内的温度后，可以打开冷却系统，加速冷却过程。
冷却完成后，可打开反应釜进行样品取出或进一步处理。
6. 清洁和维护使用完反应釜后，及时进行清洁和维护工作。
清除反应物的残留和污垢，保持反应釜的清洁。
检查和维护反应釜的各项部件，确保其正常工作。
注意安全阀和压力表的维护和校准，以保证其准确度和可靠性。
7. 安全注意事项在使用高温高压反应釜时，必须注意安全。
首先，要了解反应物的危险性和操作规程。
避免使用易燃、易爆、有毒或腐蚀性的物质。
操作过程中要佩戴适当的防护设备，如手套、护目镜和防护服。
遵循操作规程，并注意采取必要的安全措施。
总结：高温高压反应釜的使用方法及其注意事项对于实验的安全和成果有效性至关重要。
国内外反应釜技术研究现状反应釜搅拌系统的发展化学反应釜是化工行业主要设备之一，而反应釜搅拌系统[3]又是其中一个重要组成之一。
固液两相物料在反应釜中搅拌悬浮接触，是制药和化工生产中一个普遍而重要的操作。
在常压条件下，多在带减速装置的平底罐中进行。
和蒸馏。
蒸发等过程相比，其能耗问题并不突出，容易被人们忽视。
如果对平底罐进行一些简单的改进，则搅拌功率可大幅度降低，一般可节能30%左右。
因为平底罐的一些几何影响，容易在罐底四周和中心部分形成死角，所以改变罐底的几何形状是降低搅拌动力消耗的第一主要措施。
文献[4]用实验数据表明，在使用细沙条件下，锥面罐和曲面罐拥有同样远胜于平底罐的效率；在使用粗砂条件下，锥面罐则比曲面罐更有高效率，所以将平底罐改成锥面罐是效率最高的方法。
另一方面，固液两相物料的搅拌过程中，为了克服在固液两相反映中，搅拌器的叶片承受的不平衡力，减小叶片产生变形，文献[5]中改进了三种搅拌装置：可提升式搅拌装置，可变桨叶角度搅拌装置，肢节式搅拌装置。
由以上三种搅拌装置特点，可看出其具有以下优点：（1）结构简单、新颖，便于加工改装；（2）安装方便，便于使用维护；（3）叶片可按使用要求，加工成任意形状，便于互换；（4）搅拌形式可根据原料性质任意改装，使用范围广泛，便于推广使用。
三种新型搅拌装置已分别取得国家级专利。
29308在现代化工业生产中，为了使设备能更好的发挥尽它的功效，在搅拌系统的内部结构中，也有了更进一步的研究发展。
文献[6]中，用fluent软件分别在其他条件不变的情况下改变搅拌反应罐的浆间距和罐浆径比，实验发现，桨间距d，取4．0m～4．5m为佳；同时上桨距离液面的最小距离不能小于2．0m并适当地减小罐桨径比。
通过实验的方法证明，得出的改进方向和措施使搅拌反应罐内的流体更为符合流体动力学，使流体在罐内能充分、自由地流动，不存在任何的流动死角；而且流体的流动方式多以以湍流为主，从而使液体在罐内充分地进行接触和反应，最终使搅拌反应罐内的反应更为完全，从而提高于设备的处理能力和效率。
摘要反应釜是一种常用的化学反应容器，其内部反应机理较为复杂。
研究通过控制其过程参数而控制化学反应过程，以提高产品的收率和质量的方法，对化工生产和生物制药等工业很有实用价值。
本文全面的分析了反应釜温度变化的特点以及控制难点，在对反应釜夹套加热系统的传热原理系统分析的基础上，根据热量平衡原理和反应釜的热量传递关系，采用机理建模和阶跃响应曲线方法建立了釜内温度的数学模型，并利用实验数据和理论分析验证了模型的有效性。
关键词：反应釜；串级控制；MATLAB仿真；温度控制I / 50AbstractThe reaction kettle is a kind of common chemical reaction containers, its internal reaction mechanism is more complicated. Research through the control of its process parameters and the control of chemical reaction process, to improve the yield and quality products with the method of chemical production and biological pharmaceutical industry, etc have practical value.This paper analyzed the characteristics of the reaction kettle temperature change and control the difficulty, in the reaction kettle clip set of heating system of the heat transfer theory system on the basis of analysis, according to the quantity of heat balance principle and the reaction kettle of heat transfer of the relationship, using mechanism modeling and step response curve method to establish the mathematical model of temperature in the kettle, and the utilization of the data and the theoretical analysis verify the effectiveness of the model.Keywords:the reaction kettle；cascade control；MATLAB；the temperature controlII / 50目录摘要 ..................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. II第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的目的与意义 (1)第2章控制方案的确定 (3)2.1反应釜的结构及工作原理 (3)2.2反应釜釜底温度特点分析 (4)2.3反应釜控制系统设计指标的确定 (5)2.4方案比较 (6)2.4.1 单回路控制系统设计 (6)2.4.2 串级控制系统设计 (7)2.5方案确定 (8)本章小结 (8)第3章系统硬件设计 (10)3.1主、副调节器的选择 (10)3.2主、副调节器的作用方式 (11)3.3温度变送器 (12)3.4调节阀的作用方式 (13)本章小结 (13)第4章MATLAB仿真设计及结果 (14)4.1模拟PID算法及规律 (14)4.2单回路控制系统仿真 (16)4.3串级控制仿真 (19)本章小结 (24)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 译文 (27)附录2 英文参考资料 (36)III / 50第1章绪论1.1 课题背景化工生产在我国的国民经济建设中占有很重要的地位。
反应釜中温度控制 摘 要: 反应釜作为制药生产中实现化学反应的主要设备，在制药行业温
度控制领域，很多系统控制方法设计为常规PID控制方式和模糊控制相结合的智能控制方式，其控制方法的研究具有非常重要的意义。在实际的化工生产过程中，温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。反应釜的温度控制占有着极为重要的地位。因此如何对反应釜内化学反应温度进行精确、有效的控制，显得至关重要。然而，由于温度控制系统的过程复杂多变，具有不确定性，因此温度系统的要求更为先进的控制技术和控制理论。
关键词：反应釜；PID控制；模糊控制；温度控制
0 引言 化工行业在我国国民经济发展中占有重要地位，其中连续搅拌反应釜作为化工生产中实现化学反应的主要设备。在实际的化工生产过程中，反应釜的温度决定了产品的产量、质量，有时甚至影响到生产过程中的安全性。 1 国内外研究现状
在国外，Minesh利用径向基函数神经网络来在线控制连续搅拌反应釜系统，此算法有极强的适应性；S.S.Ge提出了神经网络自适应控制，用多层神经网络构造隐式反馈线性控制(IFLC)，其优点是跟踪误差小，对一般非线性系统有良好的控制性能；M．Jalili设计了一种基于对象神经模糊模型的预测控制方法，解决了温度大时滞问题；采用了控制效果良好的非线性PID控制器，该方法应用局部模型网络通过门处理来变换非线性模型；Fradkov提出半自适应控制，结合自适应控制与鲁棒控制，利用参数化不确定凸性来设计自适应控制器，在好的区域内采取常规的自适应控制方法，而当处于“坏”的区域时，首先冻结自适应律，接着再转换为一个鲁棒的常参数控制，这样可以减小参数不确定对系统性能的影响，实现基于全状态空间的良好控制性能[1]。 在国内雷佳等充分利用遗传算法的寻优特性，提出了一种与PID控制相结合的遗传寻优算法，明显地提高了控制效果[2]；以工业现场实际情况为背景，通过改进跟踪微分器，设计了一种二阶白抗扰控制方法，明显提高了工业现场连续搅拌反应釜的控制效果；朱学峰根据连续搅拌反应釜系统的非线性特性，提出了基于混合模型的非线性预测控制策略，此混合模型由非线性和线性两个部分组成，通过其仿真也可看出实际输出与模型输出误差较小[3]；吴伟林提出了一种基于神经元网络的自适应控制方法，该方法有效改善了反应釜温度的大时滞问题，能够对反应釜温度进行有效地控制[4]；刘士荣应用了一种模糊逆模-PID与神经网络相结合的复合控制策略，对反应釜温度控制获得了良好的控制效果[5]。伴随着控制理论的发展，越来越多的先进控制方法被应用到连续搅拌反应釜系统并取得了满意的成果。目前很多先进的反应釜控制技术就是将几种控制方法相结合，通过取长补短以期得到更加令人满意的控制效果。随着连续搅拌反应釜控制技术的不断深入和发展，该系统的控制效果也会得到进一步地改善和提高。
2 连续搅拌式反应釜工艺简介 2.1 连续式反应釜的基本结构 连续搅拌反应釜的基本结构如图2.1所示。反应釜由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。 筒体为通常为一圆柱形壳体，可以在罐内装入物料，他提供反应所需的空间，使物料在其内部进行化学反应；传热装置的作用是满足反应所需温度条件；搅拌装置包括搅拌器、搅拌轴等，是实现搅拌的工作部件；传动装置包括电动机、减速器、联轴器及机架等附件，它提供搅拌的动力；轴封装置是保证工作时形成密封条件，阻止介质向外泄漏的部件[6]。
图2-1 2.2 连续式反应釜的工作原理 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。
2.3 连续式反应釜的控制难点 连续搅拌反应釜(CSTR)温度控制的难点主要反应在： (1)复杂性、时滞性和非线性ls； a)化学反应的生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转换和传递，因而是一个十分复杂的工业生产过程； b)所用反应釜容量大、釜壁厚，因此是一个热容量大、纯滞后时间长的被控对象； c)随着反应的进行，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并且对各种外界环境的变化比较敏感；加上反应过程增益变化也会很大，甚至增益变化方向都是不一样的；而且，随着反应的进行，釜内固体颗粒增多，釜的传热系数也会随着发生不规则变化。 (2)难控性 a)反应过程中，由于化学反应放热过程的复杂性和非线性，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并对各种外部干扰的影响较敏感，使得控制有一定的难度； b)反应过程中如果热量移去不及时、不均匀，会使反应温度一直往上升，极易因局部过热而造成“飞温”现象，产生“爆聚”；反之，如果热量移去过多，会造成反应温度一直往下跌，造成反应熄灭。而聚合反应好坏的主要因素就是反应釜温度控制的好坏，温度的变化将直接影响产品的质量和产量，所以此过程的温度控制是重点也是难点； c)反应工艺以及反应设备的约束及外界环境对反应影响的不确定性因素也使得控制的难度增加。 (3)建模难 反应过程化学反应机理较为复杂，尤其是聚合反应过程涉及物料、能量的平衡，反应动力学等，加上外界条件如原料纯度、催化剂类型、原料添加数量的变化、热水温度、循环冷却液流量的变化等对系统的影响较大，推导机理模型较为困难；又由于化学反应放热过程的复杂性和非线性，随着反应的进行，各传热媒体的传热系数不规则变化对各种外部干扰的影响比较敏感，依照机理法和最小二乘法等传统的建模方法，要建立反应过程的精确数学模型是非常困难的[7]。
3 PID控制 3.1 什么叫PID控制 当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
3.2 PID控制的基本原理 3.2.1 PID控制器的概念 文中控制方案的核心思想是PID控制，PID全称是Proportional Integral Differential，中文意思是比例积分微分。它是历史最久、生命力最强的控制方式，同时也是目前最成熟，工业应用最广泛的控制方式之一。它具有原理简单，使用方便、适应性强、鲁棒性强、控制品质对被控对象特性的变化不大敏感等优点，是一种负反馈控制。 3.2.2 PID控制器的优点 PID控制的优点：原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感，非常适用于环境恶劣的工业生产现场；PID算法有一套完整的参数整定与设计方法，易于被工程技术人员掌握；许多工业回路中对控制快速性和控制精度要求不是很高，而更重视系统的可靠性时，使用PID控制能获得较高的性价比；长期应用过程中，对PID算法缺陷可以进行改良。 3.3 动态PID控制的算法 动态PID就是根据偏差的大小，将偏差分为几个阶段，每个阶段分别设定比例(P)、积分(I)、微分(D)的值，以避免反应过程出现大的超调，减小调节时间，提高调节精度。公式表示如下： 通常PID控制规律为：
u t =kp[e t +1Ti e t dt+TDde(t)dt]1
0 式中：kp——比例系数；Ti——积分时间常数；Tp——微分时间常数； e(t)——偏差信号；u(t)——控制量。 令t≈kT,T为采样周期，可得离散化PID：
u k =kpe k +TTi e j +TD
k
j=0e k −e k−1
T
=kp(k)+ki e j kj=0+kD
[e k −e k−1 ]
式中：积分系数ki=kpTTi ;微分系数kd=kpTD
T 。
这是传统PID算法，一旦设定好比例、积分、微分的系数，实验过程中不会随着误差或误差变化率的变化而改变，对于本身带有大惯性、大滞后的过程常常会使反应过程产生较大的超调，增大调节时间，降低调节的稳定性。现在给比例、积分、微分三个系数分别再加一个控制系数得到动态PID如下：
u(k)=λpkpe k +λiki e j kj=0+λDkD
[e k −e k−1 ]
其中λp、λi、λD的值在0~1之间，由偏差e和偏差变化率ec决定。在反应过程中，比例、积分、微分的作用不是固定的，而是随着偏差和偏差变化率的变化而变化的[8]。
4 模糊控制 随着被控对象越来越复杂，特别是时滞性、时变性、非线性的被控对象不断增加，以及人们对控制精度要求的不断提高，运用传统的精确控制的可能性也在减小。正像“L．A．Zadeh不相容原理”所说的：“当人们面对一个更加复杂的系统的时候，人们能使其清晰化的能力就会降低，达到一定的阀值时，复杂性与清晰性是相互排斥的”，模糊控制在这个时候产生了[9]。 4.1 模糊控制的基本原理 模糊控制的核心是模糊控制器。模糊控制基本原理如图4-1所示：
图4-1 图4-1中的线框部分是由计算机软件实现的，计算机通过数据采集卡采集被控对象的当前值，然后通过与用户的设定值进行比较生成误差信号E，一般把误差信号E和误差信号变化的快慢(即误差变化率∆E)作为模糊控制器的两个输入变量，分别把误差信号E和∆E进行模糊化处理。误差信号E和误差变化率∆E的模糊量可以用相应的模糊语言表示，再根据模糊控制规则进行模糊决策，经过逆模糊处理得到模糊控制量。模糊控制器是由以下几部分组成： 1)模糊化接口 模糊控制器的输入不能直接就以误差信号E和误差信号变化率∆E为输入，需要对其进行模糊化处理。模糊化接口的作用是将输入的实际值进行模糊化处理，变成模糊值，对于误差信号E的模糊子集可划分为： E={负大，负小，零，正小，正大>对应于{NB，NS，ZO，PS，PB} E={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大)对应于{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB} E= {负大，负中，负小，零负，零正，正小，正中，正大}对应于{NB，NM，NS，NZ，PZ，PS，PM，PB} 2)知识库 知识库包括以下两个部分。 数据库：数据库存放的是模糊子集的隶属度矢量，当物理论域是连续的时候，这个隶属度矢量被称为隶属度函数，数据库的主要作用是在模糊关系方程求解过程中提供数 据。 规则库：模糊控制的规则库是通过专家或者是经验丰富的操作人员的工作经验按人的直觉推理的一种语言表达形式。模糊控制规则是一般是通过连接词连接组成的，最常用的连接词是if-then、else、also等，对于多个模糊规则的还有and等。 4.2模糊控制的特点 模糊控制理论在20世纪90年代初得到的很快的发展，并得到广泛的应用，主要因
