【正文】 可靠性高，控制效果好。我們通過(guò)對(duì)鍋爐汽包液位的研究，得出傳遞函數(shù)以及特性曲線。多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，模糊控制器的設(shè)計(jì)和純模糊控制系統(tǒng)中的模糊控制器一樣，在偏差比較大時(shí)，用開(kāi)關(guān)模塊自動(dòng)切換到模糊控制方式中，偏差比較小時(shí)，切換到PID控制方式中，它具有響應(yīng)速度快、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。中位數(shù)法比最大隸屬度法包含了更多的信息。據(jù)此，得到表中共49條規(guī)則。模糊控制是一種應(yīng)用模糊集合、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理知識(shí)，模擬人的模糊思維方法對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)行控制的一種智能控制系統(tǒng)。MATLAB語(yǔ)言的主要功能如下：(1) 強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能(MATRICS)；(2) 廣泛的符號(hào)運(yùn)算功能(SYMBOLIC)；(3) 高級(jí)與低級(jí)裝備的圖形功能(FIGURE)；(4) 圖形化控制仿真程序設(shè)計(jì)功能(SIMULINK)；(5) 可靠的容錯(cuò)功能(ERROR COMPATIBILITY)；(6) 應(yīng)用靈活的兼容與接口功能(INTERFACE)；(7) 信息量豐富的聯(lián)機(jī)檢索功能(INFORMATION)。 　2．如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。當(dāng)給水量擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)等于單沖量調(diào)節(jié)。 單沖量控制系統(tǒng)，它是汽包液位自動(dòng)調(diào)節(jié)中最簡(jiǎn)單、最基本的一種形式。經(jīng)拉氏變換后得 (35) 從而可以得到汽包液位在給水流量作用下的傳遞函數(shù)： (36) Tw的數(shù)值一般很小，常?？梢院雎圆挥?jì)，對(duì)于一些鍋爐，在給水量增加時(shí)，在較長(zhǎng)一段時(shí)間里，汽包液位并不增加，有一段較長(zhǎng)的起始慣性段，這類鍋爐用下面近似計(jì)算公式： (37) 根據(jù)以上公式，在給水流量階躍輸入作用下， 給水流量擾動(dòng)下的液位特性曲線 圖中的H1曲線為給水?dāng)_動(dòng)下的階躍響應(yīng)曲線，但是由于給水溫度比汽包內(nèi)飽和水的溫度低，所以給水流量增加以后，從原有飽和水中吸收部分熱量，這使得液位下汽泡容積的變化過(guò)程逐漸平衡時(shí)，液位的變化就完全反映了由于汽包中給水量的增加而逐漸上升。 多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理比較簡(jiǎn)單， 多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)原理圖 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，許多被控對(duì)象隨著負(fù)荷變化或受干擾因素影響，其對(duì)象特性參數(shù)或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。因此，量化因子和比例因子必須選擇適當(dāng)，才能使系統(tǒng)產(chǎn)生較好的控制效果。因此，中位數(shù)較少采用。(2) 規(guī)則庫(kù) 模糊控制系統(tǒng)是用一系列基于專家知識(shí)的語(yǔ)言來(lái)描述的，專家知識(shí)常采用“IF…THEN…”的規(guī)則形式，而這樣的規(guī)則很容易通過(guò)模糊條件語(yǔ)句描述的模糊邏輯推理來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般而言，通常選擇被控對(duì)象的輸出變量與設(shè)定值的偏差、偏差的變化、偏差變化的變化等，作為模糊控制器的輸入變量，而把控制量作為模糊控制器的輸出變量。這就是模糊控制的基本思路。對(duì)于那些難以建立數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜被控對(duì)象，采用傳統(tǒng)控制方法，包括基于現(xiàn)代控制理論的控制方法，往往不如一個(gè)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員所進(jìn)行的手動(dòng)控制效果好。令 ， ， 則有 (26)其中Kp，KI，KD分別為比例、積分、微分系數(shù)。PID控制器的數(shù)學(xué)模型可以用下式表示： (21)式中，u（t）——控制器的輸出； e（t）——控制器輸入，它是給定值和被控對(duì)象輸出值的差，稱偏差信號(hào)； KP——控制器的比例系數(shù)； TI—— 控制器的積分時(shí)間； TD——控制器的微分時(shí)間。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)的特性解決了模糊邏輯設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題。如果液位過(guò)低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如不及時(shí)控制，就會(huì)使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞或爆炸；液位過(guò)高會(huì)影響汽包的汽水分離。液位過(guò)高會(huì)影響汽水分離，產(chǎn)生汽帶水現(xiàn)象；液位過(guò)低會(huì)影響汽水循環(huán)，使金屬管壁局部過(guò)熱而爆管，導(dǎo)致重大事故。為消除模糊控制的穩(wěn)態(tài)誤差，本文將FUZZYPID引入鍋爐汽包液位的三沖量控制中，并利用Simulink分別在設(shè)定值及干擾作用下對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，較之單純的模糊控制和常規(guī)PID控制，這種控制效果較為理想，可滿足鍋爐的汽包液位控制要求。關(guān)鍵詞：汽包液位；PID控制；糊控控制；FUZZYPID控制；仿真 The design and imitate resesrch of intellectual control system of boiler drum water levelAbstractThe boiler is absolutely necessary significant power plant of industry productions process such as the chemical industry，heatedible oil，generation of electrical energy，papermaking and refines sugar and so on．So，it is especially important to analyze and research the automatic control in the boiler installation．Segment that the boiler drum water level control is the most significant in the process of boiler production．The most accidents of boiler were caused by the unfit control of drum water level，which was due to the interference of steam to the drum，causing the false water level，making the reaction of controller，then arousing the large margin vibration of the drum water level．According to the feather of the drum water level，we research the using of the fuzzypid pound control in the boiler drum water level control system．The traditional control mode of threevariable in the drum water level mostly uses PID．The fuzzy control does not need precise mathematical model of the controlled object，it only needs the experience of operator and the data of operating，it has good robustness and is fit to control the system with nonlinearity and time lag，but its static characteristic is dissatisfied，which limits its application．It is usual mode of threevariable drum water level in order to eliminate the static error that using fuzzyPID control，and the simulation with the action of setting value and noise．The result of simulation indicates that the effect of control improves paring with simple fuzzy control and traditional PID control，which can satisfy the control requirement of the drum water level．Key words：drum water level；PID control；fuzzy control；fuzzyPID control；simulation內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）目 錄鍋爐汽包液位智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究 I摘 要 IAbstract II第一章 引 言 1 課題背景與意義 1 鍋爐控制的研究現(xiàn)狀 3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 5第二章 控制理論分析 6 PID控制理論 6 模糊控制理論 8 模糊控制理論的起源與發(fā)展 8 模糊控制的基本思想 9 模糊控制系統(tǒng)的組成 11 模糊控制器的設(shè)計(jì) 12 模糊論域、量化因子和比例因子的選擇 16 模糊控制的主要優(yōu)點(diǎn) 17 模糊控制存在的問(wèn)題 18 模糊PID控制 18 模糊自適應(yīng)PID原理簡(jiǎn)介 18 多模態(tài)模糊PID控制原理 19 多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 19第三章 鍋爐汽包液位系統(tǒng)特性與控制方法分析 20 汽包液位的動(dòng)態(tài)特性 20 汽包液位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 20 汽包液位在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 22 鍋爐汽包液位控制 23 單沖量控制系統(tǒng) 24 雙沖量控制系統(tǒng) 25 三沖量控制系統(tǒng) 26第四章 鍋爐汽包液位PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究 28 汽包液位的PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 汽包液位的PID控制系統(tǒng)的建立 28 PID參數(shù)的整定 28 仿真研究 30 關(guān)于MATLAB 30 關(guān)于SIMULINK 31 仿真研究 31第五章 多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究 33 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真研究 33 模糊控制器的設(shè)計(jì) 33 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39 仿真研究 39 多模態(tài)模糊PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 45 仿真研究 46 幾種控制效果比較分析 47第六章 結(jié)束語(yǔ) 48參考文獻(xiàn) 50致謝 52 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）第一章 引 言 課題背景與意義鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)部門重要的動(dòng)力設(shè)備，它產(chǎn)生的高壓蒸汽可作為動(dòng)力源，也可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過(guò)程的熱源。因此，必須對(duì)汽包液位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將其嚴(yán)格控制在工藝允許的范圍內(nèi)。產(chǎn)生蒸汽帶水現(xiàn)象，會(huì)使過(guò)熱器管壁結(jié)垢導(dǎo)致破壞，同時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度急劇下降、如果該蒸汽作為汽輪機(jī)動(dòng)力的話，還會(huì)損壞汽輪機(jī)葉片，影響運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)ο到y(tǒng)的輸入/輸出信息進(jìn)行分析、捕捉、歸納，形成自處理的“自學(xué)習(xí)”功能，即能產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)哪：?guī)則和隸屬函數(shù)，以自動(dòng)方式適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的需要。PID控制規(guī)律由比例、積分、微分三部分組成。 PID控制是迄今為止最通用的控制方法。因?yàn)槿四X的重要特點(diǎn)之一就是有能力對(duì)模糊事物進(jìn)行識(shí)別和判決，看起來(lái)似乎不確切的模糊手段常?？梢赃_(dá)到精確控制的目的。 由于模糊控制器的模型不是由數(shù)學(xué)公式表達(dá)的數(shù)學(xué)模型，而是由一組模糊條件語(yǔ)句構(gòu)成的語(yǔ)言形式，因此從這個(gè)角度上講，模糊控制器又稱模糊語(yǔ)言控制器。根據(jù)模糊控制器輸入變量的個(gè)數(shù)，可分為一維模糊控制器，二維模糊控制器，三維模糊控制器等。用一系列模糊條件描述的模糊控制規(guī)則就構(gòu)成模糊控制規(guī)則庫(kù)。(3) 加權(quán)平均法加權(quán)平均法是將各等級(jí)隸屬度與該等級(jí)值相乘，并求乘積和，然后除以隸屬度和，所得值即為控制決策值，即 控制決策值=[∑(等級(jí)值隸屬度)]/ ∑隸屬度 (28) 模糊論域、量化因子和比例因子的選擇 (1) 模糊論域和基本論域模糊控制器的輸入變量誤差、誤差變化的實(shí)際范圍稱為這些變量的基本論域，設(shè)誤差的基本論域?yàn)閇emax，+emax]，誤差變化的基本論域?yàn)閇ecmax，+ecmax]。 模糊控制的主要優(yōu)點(diǎn) 在實(shí)踐應(yīng)用中，模糊控制具有許多傳統(tǒng)控制無(wú)法與之比擬的優(yōu)點(diǎn)，其中主要是: (1) 使用語(yǔ)言方法，可不需要掌握過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型。多模態(tài)模糊PID控制充分利用了模糊控制的及時(shí)性和PID控制的精確性的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)時(shí)改變其控制策略，使控制系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)保持在最佳范圍內(nèi)。因此，液位曲線如圖中的H曲線，即當(dāng)給水量作階躍變化后，汽包液位一開(kāi)始不立即增加，而要呈現(xiàn)出一段起始慣性。它引入汽包液位作為反饋量，是典型的單回路定值控制系統(tǒng)。 汽包液位雙沖量控制原理圖及方框圖 三沖量控制系統(tǒng)由于雙沖量控制方法不能