溫度控制系統(tǒng)智能控制器的設(shè)計(jì)與仿真-資料下載頁(yè)
2025-08-17 10:32本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】種簡(jiǎn)單有效的智能控制方法。與通常的PID控制進(jìn)行比較，其優(yōu)點(diǎn)是非常直觀、可以隨。意修改仿真參數(shù)，節(jié)省了大量的計(jì)算和編程工作量。通過(guò)仿真實(shí)例最后驗(yàn)證智能控制器
【正文】 參數(shù)。 這里只對(duì)第三組控制對(duì)象模型 )14)(12( 20)(3 ???? SS eSG s做一個(gè)縱向比較，即同一控制對(duì)象把 PID 控制和 fuzzy 控制放在一個(gè) simulink 模型中，讓比較結(jié)果更加直觀。 fuzzy 輸入采用高斯形隸屬度函數(shù)，輸出采用三角形隸屬度函數(shù) 取 Kp=,Ki=,Kd=,Ke=21,Kec=,Ku= )14)(12(20)( ??? ? SS eSG s （ 41） 沒(méi)有干擾之前的模型和仿真結(jié)果 沒(méi)有干擾之前的模型和仿真結(jié)果如下圖： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 46 沒(méi)有干擾的模型 圖 47 沒(méi)有干擾的模型的仿真結(jié)果 加了干擾之后的模型和仿真結(jié)果 加了干擾之后的模型和仿真結(jié)果如下圖： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 48 加了干擾的模型 圖 49 加了干擾的模型的仿真結(jié)果 對(duì)以上兩組仿真結(jié)果的分析 對(duì)于沒(méi)有加干擾的兩個(gè)模型（圖 46），一個(gè)用 PID 控制控制器，一個(gè)用 fuzzy控制器，其被控對(duì)象的參數(shù)完全相同的情況 下，通過(guò)仿真結(jié)果曲線（圖 47），可見(jiàn)：PID 控制下的超調(diào)比較大， fuzzy 控制下無(wú)超調(diào)； PID控制下的調(diào)節(jié)時(shí)間比較短， fuzzy控制下的調(diào)節(jié)時(shí)間變得相應(yīng)的長(zhǎng)了；兩者穩(wěn)態(tài)誤差均在規(guī)定范圍之內(nèi)。 在上述傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的情況下，即兩個(gè)極點(diǎn)和一個(gè)延遲環(huán)節(jié)，且參數(shù)不變，觀察到原先的 PID 控制出現(xiàn)震蕩發(fā)散不穩(wěn)定的現(xiàn)象，而原先的 Fuzzy 控制卻仍然華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 能夠保持相對(duì)穩(wěn)定。 對(duì)于加干擾的兩個(gè)模型（圖 48），在受到擾動(dòng)比較小的情況下，二者表現(xiàn)的情況在原來(lái)的波形下變化不大，所以干擾引起的結(jié)果的變化是差不多的。 從仿真結(jié)果圖上顯示基于誤差和誤差微分的 Fuzzy 控制會(huì)有一定程度的靜態(tài)誤差，這是由于基于誤差和誤差微分的 Fuzzy 控制相當(dāng)于非線性 PD 控制，缺少了積分作用。 調(diào)節(jié)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)影響 Fuzzy 控制性能的有隸屬度函數(shù)、控制規(guī)則、 Ke、 Kec、 Ku等，合理地調(diào)節(jié)這些因素有助于提高控制效果。 結(jié)論 總地來(lái)說(shuō)，模糊控制較 PID 控制的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)模型的精確度要求不是很高，而 PID控制對(duì)于模型的變動(dòng)比較敏感，改動(dòng)傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)或者參數(shù)后需要重新調(diào)試 Kp、 Ki、Kd 才能適應(yīng)新模型，而模糊控制一旦調(diào)好參數(shù)后對(duì)變動(dòng)的模型只需 微調(diào)參數(shù)甚至不需要調(diào)參數(shù)就能達(dá)到較好的控制性能。所以，從這個(gè)角度出發(fā)，我們來(lái)看，模糊控制器較 PID控制器所占的優(yōu)勢(shì)更大，在生產(chǎn)方面所能創(chuàng)造的有效價(jià)值要更多一點(diǎn)。 但從單個(gè)模型來(lái)說(shuō)， PID控制較 Fuzzy 控制更為簡(jiǎn)單，效果較好，模糊控制靜態(tài)誤差較大，如果加入積分則會(huì)使控制規(guī)則變得很復(fù)雜。所以，在實(shí)際運(yùn)用中我們要針對(duì)實(shí)際情況使用不同的控制方法。 在我看來(lái)，如果將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，再來(lái)研究一個(gè)組合的控制器，這樣會(huì)達(dá)到更加好的控制效果。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 王永驥 ,王金城 ,王敏 .自動(dòng) 控制原理 [M].二版 . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [2] 李元春 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) [M].北京 :高等教育出版社 ,2020 [3] 邵裕森 , 戴先中 . 過(guò)程控制工程 [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [4] 易繼鍇 , 侯媛彬 . 智能控制技術(shù) [M]. 北京 :北京工業(yè)大學(xué)出版社， 1999 [5] 薛定宇 . 控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 [6] 任艷萍 .基于 MATLAB SIMULINK 的等溫退火溫度控制系統(tǒng)仿真 [J].福建電腦 ,2020 年第 5期 ,164165 [7] 鄧瑋 ,張寶平 .模糊溫度控制器的設(shè)計(jì)與 MATLAB 仿真 [J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ,2020年 4月第 24卷第 2期 ,5052 [8] 劉會(huì)景 .基于智能控制策略的加熱爐溫度控制系統(tǒng) [J].工業(yè)加熱 ,2020 年第 40 卷第 5 期，5153 [9] 張東波，黃輝先，朱建林 .基于 MATLAB 仿真的模糊溫度集控器 [J].自動(dòng)化與儀表 ,2020 年1期， 812 [10] 楊立波 .智能溫度控制系統(tǒng)研究 [J].科技博覽， 2020年第 23卷第 1期， 418 [11]馬爽，孫建軍，吳太虎 .一種實(shí)驗(yàn)用爐溫模糊 控制器的設(shè)計(jì) [J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備 ,2020 年 05月第 31卷第 05期， 1719 [12]陳伯芳，尹平林，馬龍 .基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度控制系統(tǒng)研究 [J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程 ,2020年第 07期， 5457 [13]劉曉川 .PID與模糊控制相結(jié)合的智能溫度控制系統(tǒng) [J].電子質(zhì)量 ,2020年第 02 期， 1921 [14]紀(jì)亞芳，侯俊華 .基于模糊 PID控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng) [J].山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ,2020年 06月第 26 卷第 02期， 4547 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 致 謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的不斷努 力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于如期完成。從拿到設(shè)計(jì)題目到最后成設(shè)計(jì)并定稿，其間經(jīng)歷了翻閱相關(guān)資料、熟悉基礎(chǔ)知識(shí)、學(xué)習(xí)鞏固 MATLAB 軟件的使用，到開(kāi)始寫(xiě)論文以及最后的修改和裝訂成冊(cè)這幾個(gè)階段。每個(gè)階段工作的完成都使我在各個(gè)方面受益匪淺。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的任務(wù)是完成溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括 PID 設(shè)計(jì)和智能控制設(shè)計(jì)（ MATLAB）。為了很好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，我經(jīng)常上網(wǎng)搜集各種資料文獻(xiàn)，向指導(dǎo)老師和各位同學(xué)請(qǐng)教，并且翻閱以前的課本、筆記，熟悉之前學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)。這些不僅僅鞏固了我以前所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且使我接觸了許多以前沒(méi)接觸過(guò) 的新知識(shí)，大大地?cái)U(kuò)寬了我的知識(shí)面。尤其是對(duì)于 PID控制器和 fuzzy 控制器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，使我有了更加深入的了解，也使我知道了在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建立中，借助好的軟件包的重要性及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我明顯感覺(jué)到自己在許多方面存在不足，譬如，對(duì) Word 的熟練使用，對(duì) MATLAB 軟件的應(yīng)用，對(duì) PID 控制器和 fuzzy 控制器的認(rèn)識(shí)，不同控制對(duì)象溫度模型的了解等等。我借此機(jī)會(huì)不斷學(xué)習(xí)，努力提高多方面的能力，彌補(bǔ)自己的不足?？偟恼f(shuō)來(lái)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我在各方面都有了很大的進(jìn)步。特別是將大學(xué)所學(xué)的 專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，讓我對(duì)自己的專(zhuān)業(yè)有了更濃厚的興趣，對(duì)自己的前途有了更充足的信心和更美好的憧憬。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了呂漢興老師的悉心指導(dǎo)和幫助。在我遇到困難時(shí)，他們總是及時(shí)地幫助我理清思路解決困惑，最終跨過(guò)了一個(gè)又一個(gè)障礙，順利地完成了畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)工作。
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