【正文】 當(dāng)電鍋爐溫度控制系統(tǒng)采用模糊控制器進(jìn)行控制時，超調(diào)量與調(diào)節(jié)時間的矛盾雖然解決了，系統(tǒng)卻出現(xiàn)了穩(wěn)定誤差。 控制系統(tǒng)方案選擇 經(jīng)過以上對 PID 控制、模糊控制和參數(shù)自整定模糊 PID 控制三種方案的理論研究和仿真分析，可以看出， PID 控制 系統(tǒng)響應(yīng)易產(chǎn)生振蕩，超調(diào)量 。 |e|較小，即系統(tǒng)響應(yīng)處于圖 319 曲線的第 III 段中時，為使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性能，應(yīng)增大 Kp 和 Ki值 ，同時為避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近出現(xiàn)振蕩，并 考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x取 Kd 值，其原則是 :當(dāng) }ec 較小時， Kd 可取大些，通常取為中等大小 。 系統(tǒng)包括一個常規(guī) PID 控制器和一個模糊推 理的參數(shù)校正部分。 圖 317 模糊控制器控制電鍋爐溫度控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線圖 由圖 317 可以看出，當(dāng)采用模糊控制器控制電鍋爐溫度控制系統(tǒng)時的系統(tǒng) 性能指標(biāo)為 :調(diào)節(jié)時間 tss=1000秒，超調(diào)量δ℅ = 0%，穩(wěn)態(tài)誤差 ess= 2 0。 本文結(jié)合電鍋爐溫升特點及系統(tǒng)控制精度要求，模糊控制器選用單變量結(jié)構(gòu)的二維模糊控制器，即輸入量為偏差 E 及偏差的變化 EC，輸出控制量為 U。 對以上仿真結(jié)果分析可見，用經(jīng)典的方法算出的PID 參數(shù)不一定能滿足控制要求。當(dāng)被控對象的傳遞函數(shù)可以近似為帶延遲的 一階系統(tǒng) : (310) 齊格勒一尼柯爾斯給出了用表 31 中的公式確定 Tp、 Ti, Td 的值的方法。 制過程包括兩個階段。圖中虛線框內(nèi)就是模糊控制器，它根據(jù)誤差信號產(chǎn)生合適的控制作用，輸出給被控對象。 模糊控制理論 模糊控制系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)分析 摸糊控制系統(tǒng)是采用計算機控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字模糊控制系統(tǒng)。 PID 控制基本理論 PID 控制在生產(chǎn)過程中是一種被普遍采用的控制方法，是一種比例、積分、微分并聯(lián)控制器。 T—— 對象的時間常數(shù) 。 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，通過散熱片向供熱區(qū)釋放熱量。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。 本文利用了 ZieglerNichols,ChienHrones 和人工整定方法對其參數(shù)進(jìn)行整定。 本文以電鍋爐為研究對象，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)時間短且超調(diào)量小的性能指標(biāo)。 MATLAB軟件的 Simulink開發(fā)環(huán)境和模糊邏輯工具箱對上述幾種方法進(jìn)行建模仿真，并對控制性能指標(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。 作品的科學(xué) 性、先進(jìn)性 及獨特之處 本課題研制的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)達(dá)到了調(diào)節(jié)時間短、穩(wěn)態(tài)誤差小等預(yù)期要求。 本文利用了 ZieglerNichols,ChienHrones 和人工整定方法對其參數(shù)進(jìn)行整定。第二個研究方案是模糊控制，研究了模糊控制的機理，確定了電鍋爐模糊控制器的結(jié)構(gòu)。 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?？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。 Τ —— 對象的純滯后時間。常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖22 所示。智能性的模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心 。 模糊控制算法的實現(xiàn) 模糊控制算法的實現(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。 ①自由升溫段 :要求鍋爐水溫快速升至溫度設(shè)定值。 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 三個參數(shù)為 : 圖 35 , 36 為給定值 60 ℃ 時，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。實際控制過程中， 也是通過手動調(diào)節(jié)這些參數(shù)以獲得好的控制性能。 溫控系統(tǒng)的模糊控制器采用單變量設(shè)計 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。 由對模糊控制器控制系統(tǒng)的仿真曲線的研究，可以得出，當(dāng)電鍋爐溫度控制系統(tǒng)采用模糊控制時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強了，且調(diào)節(jié)時間減少，超調(diào)量為 0，但控制系統(tǒng)卻出現(xiàn)了穩(wěn)定誤差。偏差 E 和偏差的變化