【正文】 764442100006646555220222767644100344476764410334447676410146767444310144676744420014467672220001336666000113444666600011244467670001114446767 引言為使除氧器溫度控制系統(tǒng)的控制效果更加理想，解決模糊控制器穩(wěn)態(tài)誤差的問題，通常結(jié)合常規(guī)PID控制及模糊控制的優(yōu)點，將模糊控制和PID功控制結(jié)合起來，即構(gòu)成模糊PID控制。 模糊PID控制概述通常模糊控制和PID功控制結(jié)合的方式有以下幾種① 大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，小誤差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換成PID控制的模糊PID控制開關(guān)切換控制。② PID控制與模糊控制并聯(lián)而成的混合型模糊PID控制。③ 利用模糊控制器在線整定PID控制器參數(shù)的自適應(yīng)模糊PID控制。 模糊PID開關(guān)切換控制這類模糊PID控制的特點是在大偏差范圍內(nèi)利用模糊推理的方法調(diào)整系統(tǒng)的控制量而在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，二者的切換根據(jù)事先給定的偏差范圍自動實現(xiàn)。，當(dāng)誤差的絕對值小于給定值時，采用PID控制，反之，則切換到模糊控制。 模糊PID開關(guān)切換控制結(jié)構(gòu)第五章 控制系統(tǒng)仿真研究 仿真軟件簡介MATLAB是集命令、翻譯、科學(xué)計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng),它除了傳統(tǒng)的交互式編程之外,還提供了豐富可靠的矩陣運算、數(shù)據(jù)處理、圖像處理、方便的WINDOWS編程等便利工具,它表現(xiàn)出一般高級語言難以比擬的優(yōu)勢。MATLAB中SIMULINK軟件包是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包,它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng),也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。用SIMULINK創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu),來查看其下一級的內(nèi)容,依此類推,從而可以看到整個模型的細節(jié),幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個模型以后,用戶可以通過SIMULINK的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便,而命令行方式對于運行一大類仿真非常有用。采用scope模塊和其它畫圖模塊,在仿真進行的同時,可觀看到仿真結(jié)果。除此之外,用戶可以在改變參數(shù)后來迅速觀看系統(tǒng)發(fā)生的變化情況。仿真的結(jié)果還可以放到MATLAB的工作間里做事后處理。實際情況完全相同,仿真的有效性最終還是要由實際運行情況來確定。 控制系統(tǒng)仿真要設(shè)計一個好的模糊推理系統(tǒng),必須進行反復(fù)的實驗和調(diào)試,這是個相當(dāng)煩瑣的過程,且模糊關(guān)系矩陣運算也十分復(fù)雜。利用MATLAB中的模糊邏輯工具箱可以很方便的建立模糊推理系統(tǒng)及進行模糊矩陣運算,結(jié)合動態(tài)仿真軟件SIMULINK,根據(jù)第二章推導(dǎo)出的除氧氣器的數(shù)學(xué)模型,并利用本章所介紹的控制方法,在MATLAB運行環(huán)境中,對控制系統(tǒng)進行計算機仿真。本文對除氧器溫度控制系統(tǒng)采用模糊PID控制算法,這是綜合考慮了模糊PID控制算法的快速性、無超調(diào)(或超調(diào)小)和對參數(shù)變化有較強魯棒性等的優(yōu)點。為了說明該算法的優(yōu)劣性,分別對PID控制、常規(guī)模糊控制和模糊PID控制進行仿真,通過仿真比較它們?nèi)咧g的控制性能。⑴ PID控制① 建模。 PID仿真模型框圖圖中step為階躍信號，。Saturation 為飽和特性模塊，Transport Delay為延時環(huán)節(jié),scope為示波器。② 仿真結(jié)果 PID仿真圖從上面的仿真曲線可以看出:控制的響應(yīng)時間大約150s，超調(diào)量約為10%，系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差。雖然此方式穩(wěn)態(tài)誤差為0，但動態(tài)誤差較大，同時系統(tǒng)響應(yīng)速度慢。⑵ 模糊控制仿真① 建模 。 模糊仿真模型框圖Ke=2,kec=12,ku=14，step為階躍信號，F(xiàn)uzzy Logic controller為模糊控制器，Transport Delay為延時環(huán)節(jié),scope為示波器。② 仿真結(jié)果 模糊仿真圖從仿真圖中可以看出:使用模糊控制系統(tǒng)的響應(yīng)時間短,大約為60s，超調(diào)量很小,但存在穩(wěn)態(tài)誤差。⑶ 模糊PID控制器① 建模 模糊PID仿真模型框圖汽包水位的模糊PID開關(guān)切換控制器中，模糊控制器部分與上面所使用的模糊控制器相同，同樣使用二維模糊控制器。PID控制部分采用與上面相同的PID模塊。Swith為開關(guān)，根據(jù)誤差的絕對值，選擇采用PID控制，還是模糊控制。② 仿真結(jié)果 模糊 PID仿真圖通過仿真圖可以得出:模糊PID控制的超調(diào)量最小,調(diào)節(jié)時間也是最短的大約,大約為30s，而且不存在穩(wěn)態(tài)誤差。從以上仿真圖可以看出,對于給定的控制對象,模糊PID控制算法優(yōu)于常規(guī)模糊控制算法和PID控制算法。通過以上三組仿真結(jié)果作比較,可以得出:①由于除氧器溫度控制系統(tǒng)具有純滯后特性,使用常規(guī)PID控制時,往往難以取得好的控制效果,這是因為被調(diào)量不能及時反映系統(tǒng)受到的擾動,調(diào)節(jié)器的動作需經(jīng)過純滯后時間以后才能影響被調(diào)量,使之受到控制,當(dāng)滯后時間較大時,會引起系統(tǒng)的響應(yīng)超調(diào)過大或發(fā)生振蕩。②常規(guī)模糊控制器仍有許多不足之處,系統(tǒng)超調(diào)較大、存在穩(wěn)態(tài)誤差、調(diào)節(jié)時間長、穩(wěn)定時間長、抗干擾能力差等，產(chǎn)生這些缺點的主要原因是常規(guī)的模糊控制器的結(jié)構(gòu)較簡單,在設(shè)計過程中有許多主觀因素,而且一旦模糊規(guī)則確定就不能再改變。③模糊PID控制器就是針對上述情況提出的,其特點主要是無超調(diào),調(diào)節(jié)時間短,系統(tǒng)很快進入穩(wěn)態(tài),無振蕩,控制精度高,無穩(wěn)態(tài)誤差,對于非線性系統(tǒng)具有較強的魯棒性。它可最大限度地識別和利用控制系統(tǒng)所提供的信息,不斷的修正控制規(guī)則,使控制器本身的控制規(guī)律適應(yīng)系統(tǒng)的需要,從而顯著改善模糊控制系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)態(tài)性能。模糊PID控制的超調(diào)量最小,響應(yīng)時間很短。在本系統(tǒng)中,只要除氧器水箱的溫度在控制范圍（104177。3℃）之內(nèi)時,除氧器就能夠達到很好的除氧效果。所以在設(shè)計模糊控制器時,只要再結(jié)合PID控制,就可以得到很好的控制效果,達到系統(tǒng)的要求，從上面的仿真結(jié)果可以看出,模糊PID控制器有很好的控制效果。因此,選擇模糊PID控制來設(shè)計控制系統(tǒng),但它的最終有效性還需要經(jīng)過實驗來驗證。第六章 總結(jié)本論文針對發(fā)電廠除氧器實際存在的問題，設(shè)計了除氧器的溫度控制系統(tǒng)。由于除氧器系統(tǒng)具有大滯后、大慣性、非線性等特點，采用傳統(tǒng)的PID控制方法，控制效果不佳，實際運行結(jié)果很不理想，很難達到現(xiàn)場要求。采用模糊控制方法設(shè)計系統(tǒng)是不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，只要求掌握現(xiàn)場有經(jīng)驗的操作人員或有關(guān)專家的經(jīng)驗、知識，或者操作者在操作過程中的操作數(shù)據(jù)及被控對象的運行數(shù)據(jù)等，而且根據(jù)以往的控制經(jīng)驗，可以達到良好的控制特性。因此，我采用了模糊控制算法進行控制，以達到除氧的目的，從而保證熱力設(shè)備能安全經(jīng)濟運行。在畢業(yè)設(shè)計過程中，通過現(xiàn)場考察和查閱大量的資料，我對發(fā)電廠和整個微機控制系統(tǒng)有了一定的了解。這期間，我積累了大量知識。下面幾點是我對本課題的設(shè)計研究工作的一個總結(jié)及對以后的工作的一些說明：(1) 本課題的重點是設(shè)計和研究熱力除氧器的溫度控制系統(tǒng)。采用了模糊PID控制算法，利用MATLAB中SIMULINK仿真工具箱建立了溫度控制系統(tǒng)的仿真框圖，通過對系統(tǒng)的動態(tài)仿真可以看出，該系統(tǒng)具有較高的控制品質(zhì)，并具有一定的魯棒性。因而，該系統(tǒng)完全能滿足熱力除氧器的除氧工藝的要求。(2) 在實驗室條件下，模擬現(xiàn)場環(huán)境，對系統(tǒng)進行了軟件實驗調(diào)試，實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠達到預(yù)期的指標(biāo)。 (3) 本系統(tǒng)采用的是常規(guī)的模糊控制算法，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中存在一定的穩(wěn)態(tài)誤差，因此，引入了先進的控制算法，把PID算法和模糊控制結(jié)合起來形成模糊PID控制系統(tǒng)。(4) 系統(tǒng)設(shè)計時只針對一臺除氧器的工作情況，沒有考慮多臺并行運行的情況，在以后的研究工作中，需要進一步的改進和完善。(5) 目前只完成了實驗室條件下的軟件調(diào)試，還處于初步實驗階段。下一步的工作內(nèi)容是要進行更詳細的工程設(shè)計，做出除氧器溫度控制器，并將其應(yīng)用到實際系統(tǒng)中。本課題是基于發(fā)電廠的實際情況而設(shè)計的，但對于一般的熱力除氧器也很具有參考價值。對于一些實際情況類似的發(fā)電廠的除氧器可直接使用?？傊菊n題的設(shè)計研究工作為發(fā)電廠鍋爐工況下的熱力除氧問題找到了一條切實可行的解決方案，提高了發(fā)電廠鍋爐運行的穩(wěn)定性和安全性，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。參 考 文 獻1. 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