【正文】 確定模糊控制規(guī)則的原則是是使控制效果達到最佳。在實際運用中模糊控制器規(guī)則的建立是基于操作人員及專家的經驗總結歸納而成。本模糊控制器根據鍋爐控制的現狀及工程經驗，結合仿真，歸納總結出PID三個參數的控制規(guī)則如表5表5表53所示。表51 模糊控制規(guī)則表Kp ec eNBNMNSZOPSPMPBNBPBPBPMPSPSZONSNMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMPSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB表52 模糊控制規(guī)則表KI ec eNBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNSNSZOZONMNBNBNMNSNSZOZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNSNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPBPMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB表53 模糊控制規(guī)則表KD ec eNBNMNSZOPSPMPBNBPSNSNBNBNBNMPSNMPSNSNBNMNMNSZONSZONSNMNMNSNSZOZOZONSNSNSNSNSZOPSZOZOZOZOZOZOZOPMPBNSPSPSPSPSPBPBPBPMPMPMPSPSPB精確量的模糊化把在[－3,3]之間變化的連續(xù)量分為7個檔次，每一個檔次對應一個模糊子集，這樣處理模糊過程較簡單。如果將每個精確量都對應一個模糊子集，就有無窮多個模糊子集，模糊化過程就很復雜。一般情況，如果把區(qū)間[a,b]的精確量x轉換為[n,n]區(qū)間的模糊變量y, 采用公式： (52)例如：水位誤差控制在[50,50]則精確量轉換區(qū)間為[3,3]，其轉換公式為： (53)若求得的結果不是整數，可以把它進行四舍五入，歸入接近于y的整數。6．模糊推理算法和清晰化計算采用Mamdani型模糊推理算法，運用極小運算規(guī)則定義蘊涵表達模糊關系。模糊控制器的輸出是一個模糊量，要把模糊量轉化為精確量才能去控制控制執(zhí)行機構。本設計采用加權平均法也叫面積重心法(Centroid)。表54 模糊控制輸出表Kp ec e32101233210123表55 模糊控制輸出表KI ec e32101233210123表56 模糊控制輸出表KD ec e321012332101237．模糊控制器在MATLAB模糊工具箱上實現仿真MATLAB 提供方便的模糊工具箱的圖形界面可視化工具。如圖5－4所示。圖54 二輸入三輸出的模糊控制器在MATLAB 模糊控制箱箱仿真圖本控制器模糊推理系統(tǒng)采用Mamdani型模糊推理系統(tǒng)，與運算采用極小運算，或運算采用極大運算，模糊蘊涵采用極小運算，模糊規(guī)則綜合采用極大運算，去模糊化采用重心法。隸屬度函數采用三角形隸屬度函數，因為模糊集為七級，所以三角形曲線數量為七個。模糊規(guī)則采用if e is NB and ec is NB then u is PB 的方式。根據傳統(tǒng)鍋爐水位三沖量PID控制方式，本設計的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)采用串級方式，主控制器采用參數自適應模糊PID控制器，副控制器采用P 控制器。鍋爐汽包水位三沖量自適應模糊PID串級控制系統(tǒng)仿真結構圖如圖5－5所示。在水位傳遞函數為對以下三種情況進行仿真：(1)水位給定值階躍跟蹤響應時。(2)加入蒸汽流量擾動時。(3)加入給水流量擾動時仿真結果如圖5－6所示。圖55 鍋爐汽包水位三沖量自適應模糊PID串級控制系統(tǒng)圖56加入給水流量擾動時仿真結果把三沖量自適應模糊PID控制方式與傳統(tǒng)PID控制方式分別在以下四種情況下：(1)水位給定值階躍跟蹤響應時。(2)加入蒸汽流量擾動時。(3)加入給水流量擾動時。(4)水位對象發(fā)生變化時的仿真結果進行比較，如圖55510所示。從仿真曲線比較圖可以看出：1) 自適應模糊控制系統(tǒng)的超調量比較?。?) 當控制對象參數發(fā)生改變時，自適應模糊控制系統(tǒng)較快平穩(wěn)，取得較好的控制效果，說明自適應模糊控制的魯棒性好；3) 自適應模糊控制系統(tǒng)的調節(jié)時間小，振蕩周期短；4) 采用參數自調整模糊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，自適應能力強。圖58水位給定值階躍跟蹤響應時仿真結果比較圖1為自適應模糊PID控制系統(tǒng)仿真曲線,2為傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)仿真曲線圖59加入蒸汽流量擾動時的仿真結果比較圖1為自適應模糊PID控制系統(tǒng)仿真曲線,2為傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)仿真曲線圖510加入給水流量擾動時的仿真結果比較圖1為自適應模糊PID控制系統(tǒng)仿真曲線,2為傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)仿真曲線模糊控制能避開對象的數學模型，通過總結經驗知識得到若干規(guī)則用于一系列模糊條件構造系統(tǒng)的模糊變量模型，應用各類模糊推理得到適合控制要求的控制量，將PID控制和自適應模糊控制相結合起來，對汽包水位進行控制，可能取得令人滿意的控制效果。對系統(tǒng)進行仿真結果表明，三沖量串級的自適應模糊PID控制系統(tǒng)有很強的克服干擾的能力，有效消除水位偏差，較常規(guī)PID在該系統(tǒng)的應用控制質量更好。結束語工業(yè)鍋爐燃燒過程有許多被控量和控制變量，這些變量間存在很強的耦合，并且互相關聯(lián)。要對其建立一個精確地數學模型相當苦難。傳統(tǒng)的PID控制方案在鍋爐水位的自動調節(jié)中通常都是單個變量的獨立控制回路，雖然PID控制器的控制精度可以很高，但對于多變量且具有強耦合性的時變系統(tǒng)表現出很大的局限性。若采用模糊控制的方法，根據專家知識和熟練操作人員的經驗積累來確定隸屬函數，建立知識庫（包括數據庫與規(guī)則庫），進行合成推理和控制決策的模糊控制策略，可以取得令人滿意的控制效果。本文對電站工業(yè)鍋爐汽包水位控制特點進行了較詳細的動態(tài)分析，從而確定了對于大中型工業(yè)鍋爐宜采用三沖量水位自動控制的方案。在此基礎上設計了鍋爐三沖量給水自動調節(jié)系統(tǒng)的設計方案，并對調節(jié)器的參數給與整定，為系統(tǒng)仿真做了準備。同時該論文對系統(tǒng)進行了模糊控制方案的設計，由于該系統(tǒng)的模糊控制設計的復雜性，系統(tǒng)采用了遞階模糊控制的方案，即將四維模糊控制器分成了三個二維模糊控制器進行設計，解決了多維模糊控制器結構復雜、推理運算時間長的問題，使該系統(tǒng)得以實現。通過對鍋爐三沖量給水自動控制系統(tǒng)分別采用模糊控制器和PID控制器進行系統(tǒng)仿真，從仿真結果可以看出，在控制對象不確定時，模糊控制比傳統(tǒng)的PID調節(jié)器控制的調解時間短，超調劑小，尤其在對象參數有較大變化時，PID控制系統(tǒng)的響應非常劇烈，而模糊控制對他的影響微乎其微。所以模糊控制非常適合于控制對象不確定的場合。致謝在司徒瑩老師的指導下，經過幾個月的努力，我完成了畢業(yè)設計設計任務。在畢業(yè)設計的實踐中，學到很多有用的知識，也積累了不少寶貴的項目開發(fā)經驗。在進入論文階段的一學期時間里，教授給予了多方面的支持，從設計方案的確定到實驗的實施再到論文的撰寫等等。在這一學期中通過與司徒老師的接觸，她那孜孜不倦、治學嚴謹的工作態(tài)度也給了我很大啟發(fā)，使我終身受益，在論文的寫作過程中，指導老師司徒瑩老師無比耐心、無私無求的給予我持續(xù)的幫助，沒有司徒瑩老師的指導，論文無法順利完成。在此請接受的最真誠的感謝。衷心感謝自動化教研室的司徒瑩等老師的關懷。另外在此次設計中，同組的同學也給了我很大的幫助，在此，我也向他們致以真誠的感謝！即將結束再次學習的生活，相信等待我的是一片充滿機遇、風險與快樂的土地；也相信我和同仁們的事業(yè)必將如涅磐之鳳、浴火之凰；更加相信，不朽的民族精神終將引領我們創(chuàng)造新的奇跡！“風雨不改凌云志，振衣濯足展襟懷。行方智圓煅內蘊，海闊天空鑄宏圖?！敝斚蛟诎倜χ谐槌鰧氋F時間評審我的論文的各位老師致以真摯的感謝。老師教誨之恩，當永記今生。參考文獻[1]. (2009)01005203[2][J].,第12期[3][J].,第16期[4][M] 北京：[5] 陳平,. ,(01) [6] 144～156[7]馬育鋒,吳漢松,[J]., 1999年 [8][J].[9]文群英,[M]. 北京： 中國電力出版社, [10]潘祥亮,[J].控制系統(tǒng)[11]甄立常,高欣,鍋爐水位控制系統(tǒng)中不完全微分PID 控制器的研究[J].鍋爐技術第38卷第四期, 2007[12][J].河北工業(yè)大學學報[13] 23～67[14]高欽和，可編程控制器應用技術與設計實例[M] 北京：人民郵電出版社，2004. 252257[15] 194～26