【正文】 控制器規(guī)則的建立是基于操作人員及專家的經(jīng)驗總結(jié)歸納而成。表54 KP模糊控制輸出表ＫＰ32101233210123表55 KI模糊控制輸出表ＫＩ 表51 ＫＰ模糊控制規(guī)則表表51 ＫＰ模糊控制規(guī)則表ec e32101233210123表56 KD模糊控制輸出表KD ECEC ec e321012332101237．模糊控制器在MATLAB模糊工具箱上實現(xiàn)仿真MATLAB 提供方便的模糊工具箱的圖形界面可視化工具。對系統(tǒng)進(jìn)行仿真結(jié)果表明，三沖量串級的模糊PID控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的克服干擾的能力，有效消除液位偏差，較常規(guī)PID在該系統(tǒng)的應(yīng)用控制質(zhì)量更好。參 考 文 獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[ 1][J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2004,14(4):126127.[ 2]張化光,[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002,297 311.[ 3]羅光明,黃曉宇,[J].機(jī)械與電子,2001(2):[ 4]陳平,王永初,[J].福建工程學(xué)院學(xué)報,2006,4(1),[5][J].電站系統(tǒng)工程,2007,17(1):51 53.[ 6]聞新,周露,李東江,[M].北京:科學(xué)出版社,2001.[7] 吳曉莉等編著，MATLAB輔助模糊系統(tǒng)設(shè)計[M]，西安電子科技大學(xué)出版社，2002[8] 孫優(yōu)賢、孫紅編著，鍋爐設(shè)備的自動調(diào)節(jié)[M]，化工工業(yè)出版社，1982[9] 居滋培主編，過程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2005[10]王立新， 《 模糊系統(tǒng)與模糊控制教程》 ，清華大學(xué)出版社， 2003 年 6 月[11] 王紅旗， 余發(fā)山， 郝加臣． 鍋爐液位的優(yōu)化因子模糊控制[ J] ． 焦作工學(xué)院學(xué)報， 2003 [12] 鍋爐汽泡液位控制系統(tǒng)的研究_王卓北京大學(xué)電氣工程學(xué)院報[13] 鍋爐汽泡液位自整定模糊PID控制_于洪澤 沈陽師范大學(xué)學(xué)報[14] Dvived Mark. Design of Boiler Drum’s Waterlevel Control System［15］. SciTech Information Development amp。田老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)?！　⊥瑫r，本次畢業(yè)設(shè)計的順利完成，離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。并且由原先的被動的接受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個很大的突破?！　】傊舜握撛O(shè)計的過程，我收獲了很多，即為大學(xué)四年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊?！　≡诖?，謹(jǐn)向田教授表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 謝謝田教授在我撰寫論文的過程中給與我的極大地幫助。通過對鍋爐三沖量給水鍋爐液位控制系統(tǒng)分別采用模糊控制器和PID控制器進(jìn)行系統(tǒng)仿真，從仿真結(jié)果可以看出，在控制對象不確定時，模糊控制比傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器控制的調(diào)解時間短，超調(diào)量小，尤其在對象參數(shù)有較大變化時，PID控制系統(tǒng)的響應(yīng)非常劇烈，而模糊控制對他的影響微乎其微。，理想狀態(tài)下擾動時仿真結(jié)果把三沖量模糊PID控制方式與傳統(tǒng)PID控制方式的理想仿真結(jié)果仿真結(jié)果進(jìn)行比較，、：1) 模糊控制系統(tǒng)的超調(diào)量比較??；2) 當(dāng)控制對象參數(shù)發(fā)生改變時，模糊控制系統(tǒng)較快平穩(wěn)，取得較好的控制效果，說明模糊控制的魯棒性好；3) 模糊控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間小，振蕩周期短；4) 采用參數(shù)自調(diào)整模糊PID控制方式，系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性都較好，取得良好的控制效果，能力強(qiáng)。模糊控制器的輸出是一個模糊量，要把模糊量轉(zhuǎn)化為精確量才能去控制控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)于常規(guī)的比例增益，大，上升速度較快，過大將產(chǎn)生較大超調(diào)，影響穩(wěn)態(tài)工作，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。輸出變量的整數(shù)論域為：{0 1｝。當(dāng)用用誤差和誤差變化率來表示一個PID控制，則其表示形式為：其中：：控制器輸出量：誤差：誤差變化率：比例系數(shù)：積分作用系數(shù)為微分作用系數(shù)。模糊PID控制器主要有：(1)引入積分因子的模糊PID控制器。(5)加權(quán)平均法(面積重心法centroid)加權(quán)平均法取的加權(quán)平均值為z的清晰值，即它類似于重心的計算，因此也稱重心法。例如有如下兩條推理規(guī)則：R1:if X is A1 and Y is B1,then Z is C1R2:if X is A2 and Y is B2,then Z is C2Mamdani 模糊推理的計算方法如下：若己知，則新式中。因此對于多輸入和多輸出模糊控制器，其規(guī)則庫具有如下形式：由此可見，模糊規(guī)則庫R可看作為由q個子規(guī)則庫所組成的，而相應(yīng)的每個子規(guī)則庫由n個多輸入單輸出的規(guī)則組成。最常用的關(guān)系詞為if－then , e1se , a1so ，對于多變量模糊控制系統(tǒng)，還有and 等。三角形模糊器是將*∈U映射成U上的模糊集x ，它具有三角形隸屬度函數(shù)：：111KKK 高斯隸屬函數(shù)圖 三角形隸屬函數(shù)高斯模糊器或三角形模糊器能克服輸入變量中包含的噪聲，但是單值模糊器卻不能。3）將己經(jīng)變換到論域范圍的輸入量進(jìn)行模糊化的處理，使先前精確的輸入量變成模糊量，并采用與之相對應(yīng)的模糊集合來表示。近年來，模糊控制在工業(yè)基礎(chǔ)上應(yīng)用己取得了許多優(yōu)秀的成果。并在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到了很快的發(fā)展。PID控制器的參數(shù)采用逐步逼近法，通過不斷的仿真實驗可以得到：(1)主控制器PID參數(shù)為：(2)副控制器PID參數(shù)為：3．汽泡液位三沖量串級PID控制系統(tǒng)，、。Td越大，抑制e(t)變化的作用越強(qiáng)，Td越小，反抗e(t)變化的作用越弱。(2)積分積分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下: 只要系統(tǒng)存在偏差，則積分的控制作用就會不斷地積累，輸出控制量就可以消除偏差。HDW+++++——第四章 PID控制系統(tǒng)第四章 PID控制系統(tǒng)PID控制是迄今為止，工業(yè)生產(chǎn)中最為普遍采用的控制方法。在一般情況下，如果是一個比例環(huán)節(jié)，那么在蒸汽流量D變化時就能把鍋爐液位控制在允許的范圍內(nèi)。在分析內(nèi)回路時可認(rèn)為主回路是開路，內(nèi)回路是一個隨動的控制系統(tǒng)。由于三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)抗干擾能力和調(diào)節(jié)品質(zhì)都比單沖量、雙沖量調(diào)節(jié)要好，因此應(yīng)用也最多。鍋爐給水量在運行中經(jīng)常會有自發(fā)性的變化，當(dāng)幾臺鍋爐并列運行時，還可能發(fā)生幾臺鍋爐的液位調(diào)節(jié)互相干擾的現(xiàn)象。因而能極大的減小給水量和液位的波動，縮短過度過程時間。然而，在停留時間較短，負(fù)荷變化較大時，采用單沖量液位控制系統(tǒng)就不能適用。如，一般100～200t/h的中高壓鍋爐，當(dāng)蒸汽流量D變化10％時，“虛假液位”可達(dá)到30～40mm。（2） 蒸汽流量增加，汽泡氣壓下降，爐水沸點下降，由于爐水為飽和水的汽化，使汽泡液位隨壓力下降而升高。因此，實際液位曲線如圖1中H線。但由于給水溫度比汽泡內(nèi)飽和水的溫度比較低，因此給水量變化時，使汽泡內(nèi)氣泡含量減少，導(dǎo)致汽泡液位下降。在鍋爐生產(chǎn)過程中中最常見的事故有：鍋內(nèi)缺水，鍋爐超壓，鍋內(nèi)滿水，汽水共騰，爐管爆破，爐膛爆破，二次燃燒，鍋爐滅火等。他主要考慮汽泡內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽泡液位在工藝允許范圍內(nèi)。隨著鍋爐容量的增加，液位變化速度愈來愈快，人工操作愈來愈繁重，因此對汽泡液位實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)提出了迫切的要求。為確保生產(chǎn)生活安全，對鍋爐設(shè)備的自動控制就顯得十分重要。提出了三沖量輔助信號對消方法消除液位偏差。在自適應(yīng)模糊PID控制器方面，我國的許多學(xué)者研究提出了采用模糊邏輯的非常規(guī)的PID控制器，研究表明自適應(yīng)、自調(diào)整以及模糊PID不僅可以解決簡單線性問題，而且對于許多復(fù)雜非線性、高階、時延等系統(tǒng)具有很好的效果。汽泡液位的動態(tài)特性主要有：非線性、不確定性、時滯和負(fù)荷干擾、非最小相位特征等。 （3）研究傳統(tǒng)的控制方法，設(shè)計模糊PID控制器。因此維持汽泡液位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運行的必要條件，也是其正常運行的主要指標(biāo)。液位過低，可能破壞環(huán)鍋爐汽水自然循環(huán)系統(tǒng)中某些比較薄弱的環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致水冷管壁被燒壞，甚至?xí)斐杀ㄊ鹿省? 1）基于系統(tǒng)因素，建立SIMULINK系統(tǒng)框圖； 2）基于MATLAB設(shè)計模糊控制器； 3）完成控制系統(tǒng)的仿真及兩種仿真的對比； （1）研究工業(yè)鍋爐汽泡液位控制的基本要素，建立基本系統(tǒng)框圖，比較多種鍋爐液泡液位控制方法的優(yōu)缺點，采用最佳系統(tǒng)方案：串級三沖量控制系統(tǒng) （2）建立系統(tǒng)的基本數(shù)學(xué)模型。并且汽泡液位過高會導(dǎo)致蒸汽帶水進(jìn)入過熱器并在過熱管內(nèi)結(jié)垢，影響傳熱效率，嚴(yán)重的引起過熱器爆管；液位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán)，引起水冷壁局部過熱而爆管。我國是最早把模糊理論引入氣象預(yù)報、地震預(yù)測和高爐冶煉控制方面的國家。本文設(shè)計了汽泡液位三沖量PID串級控制系統(tǒng)和三沖量自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過程不斷強(qiáng)化，生活設(shè)備不斷革新，鍋爐向大