【正文】 于不 同的控制對(duì)象，有著不同的控制方式和模式。溫度系統(tǒng)慣性大、滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，給控制過(guò)程帶來(lái)很大難題。 本文以電鍋爐為研究對(duì)象，研究一種最佳的控制方案，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)時(shí)間短且超調(diào)量小的性能指標(biāo)。 本文利用了 ZieglerNichols,ChienHrones 和人工整定方法對(duì)其參數(shù)進(jìn)行整定。第二個(gè)研究方案是模糊控制，研究了模糊控制的機(jī)理，確定了電鍋爐模糊控制器的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)電鍋爐溫升特點(diǎn)的分析，建立了模糊控制規(guī)則表。 借助 matlab 中的 Simulink 和 Fuzzy 工具箱，對(duì)電鍋爐 PID 控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。本文將模糊控制的智能性與 PID 控制的通用性、可靠性相互結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種參數(shù)自整定模糊 PID 控制器 ， 經(jīng)仿真研究，參數(shù)自整定模糊 PID 控制效果達(dá)到了電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，是一種較為理想的智能性控制方案。 參賽作品打印 基于模糊 PID控制的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的研究 摘要 溫度系統(tǒng)慣性大、滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，給控制過(guò)程帶來(lái)很大難題。本文以電鍋爐為研究對(duì)象，研究一種最佳的控制方案，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)時(shí)間短且超調(diào)量小的性能指標(biāo) 。 本文利用了 ZieglerNichols,ChienHrones 和人工整定方法對(duì)其參數(shù)進(jìn)行整定。第二個(gè)研究方案是模糊控制，研究了模糊控制的機(jī)理，確定了電鍋爐模糊控制器的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)電鍋爐溫升特點(diǎn)的分析，建立了模糊控制規(guī)則表。 借助 matlab 中的 Simulink 和 Fuzzy 工具箱，對(duì)電鍋爐 PID控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。本文將模糊控制的智能性與 PID控制的通用性、可靠性相互結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種參數(shù)自整定模糊 PID控制器 ， 經(jīng)仿真研究，參數(shù)自整定模糊 PID 控制效果達(dá)到了電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)， 是一種較為理想的智能性控制方案。 關(guān)鍵詞 溫度控制 。模糊 PID控制 。參數(shù)整定 。仿真 Research on Fuzzy PID Control System of Temperature for Electric Boiler Abstract It is difficult to control well because of characteristics of the temperature itself, such as its great inertia,serious timelag and the difficulty to establish an accurate mathematical model of the object. A duty in this thesis is to study a kind of appropriate control method to the temperature of the electric boiler. Its39。 technology requirements are: regulating time must be short, overshoot must be small and the control system must be stable. The method of the electric boiler control is studied by the thesis. The first is PID control key is the parameter adjustment. The parameter is adjusted by methods of ZieglerNichols, ChienHrones and artifical tuning in this thesis. The second method is fuzzy control. The fuzzy control theory is studied and the electric boiler fuzzy controller structure is determined. The fuzzy control rule table is established through analysing the characteristic of the electric boiler temperature in the thesis. In this thesis, the PID control system and fuzzy control system are simulated by using Simulink and fuzzy logic tools in MATLAB. It es to a new method of bining them together. Experimental results illustrate that the fuzzy PID parameters controller achieved the system performance index. The method of fuzzy PID control is a ideal method. Keywords temperature control。 fuzzy PID control。 parameters tuning。 simulation 1 引言 水溫上升過(guò)程的特點(diǎn)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行理論分析，建立被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出適合于鍋爐水溫過(guò)程控制的純 PID 控制、加入 Smith預(yù)估器的 PID 控制、模糊控制、參數(shù)自整定模糊 PID 控制方法。并對(duì)控制算法的實(shí)現(xiàn)、控制器的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整進(jìn)行深入研究。 2. 運(yùn)用 MATLAB 軟件的Simulink 開發(fā)環(huán)境和模糊邏輯工具箱對(duì)上述幾種方法進(jìn)行建模仿真，并對(duì)控制性能指標(biāo)進(jìn)行分析，確定出符合控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)速度快、超調(diào)量小和穩(wěn)定誤差小的控制算法。 2 被控對(duì)象及控制策略研究 被控對(duì)象 電鍋爐是將電能直接轉(zhuǎn)化為熱能的一種 能量轉(zhuǎn)換裝置本文研究對(duì)象為直熱式熱水鍋爐，采用電阻式加熱，工作壓力為 M pa，鍋爐內(nèi)最高水溫 95℃ 。 從電鍋爐的安裝示意圖可以看出，電鍋爐的熱水經(jīng)供暖出水口送至散熱片，通過(guò)散熱片向供熱區(qū)釋放熱量?？梢姽釁^(qū)的溫度是控制參數(shù)，操作量是電鍋爐內(nèi)的熱水。通過(guò)調(diào)節(jié)閥的開度，保證供熱區(qū)的等溫特性 。通過(guò)水位的判別，調(diào)節(jié)補(bǔ)水閥的起、停。因此本文的研究目的是結(jié)合電鍋爐水溫上升的特點(diǎn)，對(duì)它的溫度進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量小且穩(wěn)定誤差小的技術(shù)要求。 在生產(chǎn)過(guò)程，控制對(duì)象各種各樣，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明 :電加 熱裝置是一個(gè)具有自平衡能力的對(duì)象，可用二階系統(tǒng)純滯后環(huán)節(jié)來(lái)描述，而二階系統(tǒng)，通過(guò)參數(shù)辨識(shí)可以降為一階模型。因而一般可用一階慣性滯后環(huán)節(jié)來(lái)描述溫控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。其傳遞函數(shù)可由式 (21)表示 : ? ? 1TS eKsG s??? ? （ 21） 式 (21)中 K—— 對(duì)象的靜態(tài)增益 。 T—— 對(duì)象的時(shí)間常數(shù) 。 Τ —— 對(duì)象的純滯后時(shí)間。 對(duì)象中的特性參數(shù)對(duì)其輸出的影響 : K 放大系數(shù) K 也就是傳遞系數(shù)，它與被控量的變化過(guò)程無(wú)關(guān)，其值表示輸入對(duì)輸出穩(wěn) 態(tài)值的影響程度。 K 值越大，表示被控對(duì)象的自平衡力小 。K值小，對(duì)象自平衡能力大。 T 時(shí)間常數(shù) T 的大小反映了對(duì)象受到階躍干擾后，被控量達(dá)到新的穩(wěn)定值的快慢程度，即時(shí)間常數(shù) T 是表示對(duì)象慣性大小的物理量。 控制策略研究 通過(guò)對(duì)電鍋爐的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)研究確定出可采用的研究方案，首先可采用的控制方案是 PID 控制，它是經(jīng)典控制理論中最典型的控制方法，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的線性定常系統(tǒng)，大多采用經(jīng)典控制方法，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)，并且可以消除穩(wěn)定誤差，在大多數(shù)情況下能夠滿足性能要求。 第二個(gè)可采用方案是模