【正文】 單變量二維模糊控制器 模糊推理方法 常見的模糊推理系統(tǒng)有三類 :純模糊推理 系 統(tǒng) 、 高 木 一 關(guān) 野(TakagiSugemo)型和具有模糊產(chǎn)生器和模糊消除器的模糊邏輯系統(tǒng) (Mamdani)型。ZieglerNichols(齊格勒一尼柯爾斯 )參數(shù)整定、 ChienHrones (CHR） 參數(shù)整定及人工參數(shù)整定方法雖然有效地調(diào)節(jié)了 PID 的三個(gè)參數(shù)，但從仿真性能指標(biāo)可以看出，要想得到超調(diào)量小的系統(tǒng)響應(yīng)，就的增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間與短超調(diào)量不能兼得，Smith 預(yù) 估方案在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中不可能完全實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，所以無論采取那種參數(shù)整定，控制效果總是處在純 PID 控制效果與帶 Smith預(yù)估器的 PID 控制效果之間。實(shí)際控制過程中， 也是通過手動(dòng)調(diào)節(jié)這些參數(shù)以獲得好的控制性能。 根據(jù) ChienHrones 參數(shù)調(diào)整法則得 PID 三個(gè)參數(shù)數(shù)： 圖 37 為給定值為 60 ℃ 時(shí)，在該參數(shù) 下的仿真響應(yīng)曲線圖。 表 31 參數(shù)表 用 ZieglerNichols 法則調(diào)整 PID控制器，給出下列公式 : (311) 由電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)得 :K= 秒 T=120 秒，τ=122 秒 得 Ti=2τ =2 44 秒， Td== =61秒 根據(jù)齊格勒一尼柯爾斯參數(shù)調(diào)整法則得 PID 三個(gè)參數(shù)為 : 圖 35 , 36 為給定值 60 ℃ 時(shí)，在該參數(shù)下的系統(tǒng)仿真響應(yīng)曲線圖，圖 35 為純 PID 控制響應(yīng)曲線圖。 控制系統(tǒng)仿真研究 PID 控制器設(shè)計(jì) 在 Simulink 中創(chuàng)建用 PID算法控制電鍋爐溫度的結(jié)構(gòu)圖如圖 33 所示 : 圖 33 電鍋爐 PID 控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖 電鍋爐溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)大慣性、純滯后系統(tǒng)， PID 控制雖可以使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)時(shí)間過長(zhǎng)及超調(diào)量大使系統(tǒng)達(dá)不到理想的控制效果，因此在實(shí)際中控制器起的作用不明顯。 ①自由升溫段 :要求鍋爐水溫快速升至溫度設(shè)定值。這一過程可以用 圖 25 表示。 模糊控制算法的實(shí)現(xiàn) 模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)方法目前有三種，即查表法、硬件專用模糊控 制器和軟件模糊推理等。 模糊控制器 (FC 一 Fuzzy Controller)又稱為模糊邏輯控制器 (FLC 一 Fuzzy Logic Controller)，它的模糊控制規(guī)則用模糊條件語句來描述，是一種語言型控制器，因此有時(shí)又被稱為模糊語言控制器。智能性的模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心 。 Kpe（ t） —— 比例控制項(xiàng)， Kp 為比例系數(shù) 。常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖22 所示。 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。 Τ —— 對(duì)象的純滯后時(shí)間。 在生產(chǎn)過程，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)來描述，而二階系統(tǒng)，通過參數(shù)辨識(shí)可以降為一階模型?？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。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。 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。 關(guān)鍵詞 溫度控制 。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)。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。 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。因此，研究一種最佳的電鍋爐控制方法，對(duì)提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，穩(wěn)定性具有重要的意義。 作品的科學(xué) 性、先進(jìn)性 及獨(dú)特之處 本課題研制的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)達(dá)到了調(diào)節(jié)時(shí)間短、穩(wěn)態(tài)誤差小等預(yù)期要求。 序號(hào)： 編碼： XXXXX 第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 作品申報(bào)書 作品名稱 ： 基于模糊 PID 控制的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的 研究 學(xué)校全稱： XXXX 申報(bào)者姓名： XXXXX (集體名稱 )： 類別 : □ 自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文 □ 哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)論文 □ 科技發(fā)明制作 A 類 □ 科技發(fā)明制作 B 類 資 格 認(rèn) 定 所在學(xué)院 團(tuán)委意見 是否 為具有 我校正式學(xué)籍的全日制本、?？茖W(xué)生。 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。另外，頻繁的開關(guān)切換對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的沖擊，降低了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，減少了鍋爐的使用年限。 本文以電鍋