【正文】 過常規(guī)方法得到。在線運(yùn)行過程中，通過微機(jī)測控系統(tǒng)不斷檢測系統(tǒng)的輸出響應(yīng)值，并實(shí)時的計算出偏差和偏差變化率，然后將它們模糊化得到 E和 EC，通過查詢 Fuzzy調(diào)整矩陣即可得到 Kp、 Ki、 Kd三個參數(shù)的調(diào)整量，完成對控制器參數(shù)的調(diào)整 [14][15]。 模糊 PID控制的仿真，仿真的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如圖 51所示： 值為 60℃時，在該參數(shù)下的仿真響應(yīng)曲線圖如圖 59所示： 0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 4000 4500 5000010203040506070 圖 59模糊 PID控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線圖 由圖 59 可見， ChienHrones 參數(shù)整定模糊的 PID 控制系統(tǒng)性能指標(biāo)為：調(diào)節(jié)時間 tss=525秒，超調(diào)量δ %=4%，穩(wěn)態(tài)誤差 ess=0。 經(jīng)過我的調(diào)試，主要是調(diào)節(jié)積分比例因子，在多次的調(diào)試過后得到了系統(tǒng)性能比較好一組參 數(shù)，kp=、 ki=、 kd=，調(diào)節(jié)時間較短，而且超調(diào)量較小。 當(dāng)原系統(tǒng)加入幅值為 20的階躍擾動時 ,在模型運(yùn)行 1000s后延遲時間變?yōu)?50s仿真曲線變化情況如圖 5圖 511所示 : 32 0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 4000 4500 5000 2 0020406080 圖 510 加 階躍 干擾信號的模糊 PID控制 響應(yīng)曲線圖 由圖 510可見， ChienHrones參數(shù)整定模糊的 PID控制系統(tǒng)性能指標(biāo)為：調(diào)節(jié)時間 tss=650秒，超調(diào)量δ %=8%，穩(wěn)態(tài)誤差 ess=0。 加了階躍信號干擾調(diào)節(jié)時間變長了但是依然在可以接受的范圍之內(nèi)。0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 4000 4500 5000010203040506070 圖 511 加延遲時間干 擾信號 模糊 PID控制響應(yīng)曲線圖 由圖 511 可見，加延遲時間干擾信號模糊 PID 控制響應(yīng)調(diào)節(jié)時間 tss=525秒，超調(diào)量δ %=4%，穩(wěn)態(tài)誤差 ess=0。加延遲時間干擾對系統(tǒng)性能基本沒有影響。 由以上的圖來看把常規(guī) PID控制、加 smith 預(yù)估器的 PID控制、模糊 PID控制的系統(tǒng)抗干擾能力比較強(qiáng)。因此只需做對比常規(guī) PID控制、加 smith 預(yù)估器的PID控制、模糊 PID 控制的系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖 511所示： 33 0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 4000 4500 5000010203040506070P I D模 糊 P I Ds m i t h 預(yù)估 P I D 如圖 512 常規(guī) PID控制、加 smith預(yù)估器的 PID控制、模糊 PID控制的系統(tǒng)響應(yīng)曲線 由 圖 512可以看出， 當(dāng)電鍋爐溫度控制系統(tǒng)采用模糊 PID控制時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)了，且調(diào)節(jié)時間短達(dá)到技術(shù)要求。 而且抗干擾性能最好的也是模糊 PID控制。從圖 512中也可以看出，常規(guī) PID控制使用范圍雖然很廣，但是仍有局限性。 7 電鍋爐溫度控制器的功能及指標(biāo)參數(shù) 電鍋爐溫度控制器 實(shí)現(xiàn)的功能 本次設(shè)計用模塊方式對電鍋爐溫度控制系統(tǒng)的模糊自整定 PID 控制過程進(jìn)行設(shè)計，包括輸入變量確定、輸出變量和隸屬函數(shù)確定、模糊控制規(guī)律 運(yùn)用 、自適應(yīng)校正等全過程。 建立了電鍋爐溫度控制系統(tǒng) PID控制器仿真模型，并使用 smith 預(yù)估器對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，繪出了原理圖、仿真模型圖和仿真結(jié)果圖；并和普通 PID控制進(jìn)行比較，得出結(jié)論。 電鍋爐溫度控制器 功能及指標(biāo)參數(shù)分析 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了解 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；模糊控制雖可以減少系統(tǒng)的振蕩，但出現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)誤差，且穩(wěn)態(tài)誤差較大；模糊 PID控制克服了純 PID控制和模糊控制的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量小，穩(wěn)態(tài)誤差小的理想性能指標(biāo)。因此選用參數(shù)自整定模糊 PID控制為電鍋爐溫度控制 系統(tǒng) 34 的控制方案。 給定信號為 60℃，設(shè)定常規(guī) PID參數(shù) Kp=、 Ki=、 Kd=。 。取誤差 E的量化因子 Ke = EC的量化因子 Kec = 1, Kp、 Ki和 Kd 的比例因子 Kp = ,Ki = , Kd =。在以上的參數(shù)情況下，仿真的結(jié)果計較理想。 其仿真結(jié)果如圖 61所示： 0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 4000 4500 5000010203040506070P I D模 糊 P I Ds m i t h 預(yù)估 P I D 圖 61常規(guī) PID控制、加 smith預(yù)估器的 PID控制、模糊 PID控制的系統(tǒng)響應(yīng)曲線 在傳遞函數(shù)之后加上幅值為 20的階躍信號為干擾信號其他參數(shù)與上 圖相同。其仿真結(jié)果如圖 62所示： 圖 62 加幅值為 20的階躍信號時各種控制方式下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線 35 8 結(jié)論 溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)之一，準(zhǔn)確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。 PID控制作為一種基本的控制方案，至今在工業(yè)生產(chǎn)過程仍保持著主導(dǎo)位置，模糊控制的發(fā)展為溫度控制技術(shù)帶來了新的思路，可以根據(jù)先驗(yàn)知識和專家經(jīng)驗(yàn)形成的模糊控制規(guī)則對系統(tǒng)進(jìn)行控制。本 設(shè)計 將模糊控制理論與經(jīng)典的 PID控制理論結(jié)合，設(shè)計一種模糊 PID控制器，對電鍋爐溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行控制 。具體結(jié)論如下： 了解 ，提出了溫控系統(tǒng)可采用的控制方案，有傳統(tǒng)的 PID控制和模糊 PID 控制，討論了兩種控制方案的基本理論、實(shí)現(xiàn)形式和注意事項(xiàng)。 PID控制分別用加入 Simith預(yù)估器 ChienHrones方法對其參數(shù)進(jìn)行整定，并用 MATLAB中的 Simulink進(jìn)行仿真分析，由仿真結(jié)果可以看出，超調(diào)量小與調(diào)節(jié)時間短的矛盾始終無法解決。 次設(shè)計 采用了參數(shù)自整定模糊 PID 控制器 ，使用了比較橙色的 模糊 PID控制器控制規(guī)則，用 Simulink 的 Fuzzy 邏輯箱對控制對象進(jìn)行仿真 了解 ，經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，確定了模糊控制規(guī)則，仿真結(jié)果表明達(dá)到了比較理想的控制效果。 9 總結(jié)與體會 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年里歷時最長的設(shè)計，也是我們對大學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用， 本 次設(shè)計 達(dá)到了電鍋爐溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間短、穩(wěn)態(tài)誤差小等預(yù)期要求。但模糊 PID控制算法離實(shí)際應(yīng)用尚有許多工作要做，下一步要將控制器應(yīng)用于實(shí)踐，以完善對溫度的智能性控制。 當(dāng)然我也遇到很多的困難，有很簡單的問題比如軟件的相關(guān)使用，我們使用的 matlab 是純英文軟件，這讓我意識到學(xué)習(xí)英語對我們工科學(xué)生來說也是很重要的， 有很多的元件名字相近我就弄錯，在老師的指導(dǎo)之下才看懂，亦有復(fù)雜的問題，就是模糊 PID 的調(diào)試，一開始基本的參數(shù)我不知從何下手，老師給我說了基本規(guī)律之后我才知道如何調(diào)試。由此我也明白了，以后在工作中要向經(jīng)驗(yàn)豐富的師長多多的學(xué)習(xí)。畢業(yè)我們所學(xué)，但所用甚少。 此次設(shè)計的不足之處是只做了理論上的設(shè)計，而且用的使比較成熟的模型，沒有做出實(shí)物的，仿真可以幫助我們來分析，但是實(shí)物才有實(shí)際意義。 36 10 謝辭 這次 畢業(yè) 設(shè)計終于完成了，在 此次畢業(yè)設(shè)計中 我學(xué)得到很多 自動控制、matlab 仿真以及模糊數(shù)學(xué)方面 的知識 ， 在設(shè)計中 遇到了 幾個自己無法解決的 問題，最后在 沈荻帆 老師的 耐心 指導(dǎo)下，終于 迎刃而解 。 本次畢業(yè)設(shè)計，得大家互相幫助， 在 此對幫助 我 的 老師和同學(xué) 表示 衷心的 感謝 ！ 11 參考文獻(xiàn) [1] Isidro Sanchez,Julio R Banga,Antonio A control inmicrowave bination of Food Engineering[J],2022,46：21~29 [2] 蔡自興 .人工智能控制 [M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2022： 1~10 [3] der of fuzzy logic control in Sets andSystems[J]， 1995,74： 33~41 [4] Qu Sun,Renhou Li,Ping’ and optimal adaptive fuzzy control ofplex systems using 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PID控制子系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖