【正文】 第k次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；e (k)第k次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；e (k1)第(k1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值。顯然，上述離散化過程中，采樣周期T必須足夠短，才能保證有足夠的精度。位置式PID控制算法由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此，式（）中的積分和微分項(xiàng)不能直接使用，需要進(jìn)行離散化處理。 數(shù)字PID控制計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)逐漸被數(shù)字控制方式所取代。其特點(diǎn)是，針對(duì)被控對(duì)象的大慣性改善動(dòng)態(tài)特性，它能給出響應(yīng)過程提前制動(dòng)的減速信號(hào)，相當(dāng)于其具有某種程度的預(yù)見性。微分調(diào)節(jié)（D）在微分調(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)器的輸出u與被調(diào)量或其偏差對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比，即 （）可見微分作用輸出只與偏差變化有關(guān)，偏差無變化就無控制信號(hào)輸出，所以不能消除靜差。其特點(diǎn)是，它相當(dāng)于滯后校正環(huán)節(jié)，因此如相位滯后，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。積分調(diào)節(jié)（I）在積分調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)u的變化速度du /dt與偏差信號(hào)e成正比，即： （）其中：稱為積分時(shí)間常數(shù)可見偏差一旦產(chǎn)生，控制信號(hào)不斷增大，偏差信號(hào)消失后，控制信號(hào)保持原值，顯然，在已知為常數(shù)的情況下，控制信號(hào)為常數(shù)當(dāng)且僅當(dāng)e=0，即對(duì)于一個(gè)帶積分作用的控制器而言，如果它能夠使閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到內(nèi)穩(wěn)，并存在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，則此時(shí)對(duì)設(shè)定值r的跟蹤必然是無靜差的。比例調(diào)節(jié)即及時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。比例積分被控對(duì)象 微分 模擬PID控制器系統(tǒng)框圖PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r (t)與實(shí)際輸出值y (t)構(gòu)成偏差: ()將偏差比例、積分和微分控制，通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。在模擬控制系統(tǒng)中。本文首先介紹常規(guī)PID控制，模糊控制和自適應(yīng)模糊PID控制的基礎(chǔ)，然后對(duì)電阻爐溫度這一控制對(duì)象，選擇了純PID控制、純模糊控制和參數(shù)模糊自整定PID控制三種控制方案，并給出了仿真與比較。但是也存在缺點(diǎn)，最后采用模糊自調(diào)整PID控制來設(shè)計(jì)鍋爐水位控制系統(tǒng)，仿真證明了采用模糊自調(diào)整PID控制優(yōu)于PID控制和純模糊控制。 本文的主要研究內(nèi)容 本論文就鍋爐水位控制特性作為研究切入點(diǎn)，探討如何解決鍋爐水位控制特性所提出的問題。但模糊控制的控制作用較粗糙，使得穩(wěn)態(tài)控制精度較低。 目前，也有一些科研人員運(yùn)用一些控制理論來控制鍋爐: （1）基于PID控制的鍋爐控制 傳統(tǒng)的PID控制用在鍋爐控制中，原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，魯棒性較強(qiáng)，是應(yīng)用最廣泛的控制方法之一，但是也存在局限性，超調(diào)量大，無法實(shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)的精確控制[1]。它不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型也不需要用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計(jì)算與困難性分析。但這類方法需要知道精確的被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型形式。而且這類設(shè)計(jì)方案適用范圍比較廣，大多適合于多輸入多輸出系統(tǒng)、一些非線性時(shí)變系統(tǒng)和某些具有隨機(jī)擾動(dòng)的系統(tǒng)。極小化預(yù)先確定的性能指標(biāo)函數(shù)或使控制系統(tǒng)滿足希望的響應(yīng)確定控制規(guī)律。狀態(tài)空間法不僅描述了系統(tǒng)的外部特性內(nèi)部狀態(tài)而且提示了系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和性能，它的本質(zhì)上是一種時(shí)域的方法，基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案是建立在對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部模型的描述之上的。用離散時(shí)近似方法將模擬控制器轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制器，其實(shí)是將一連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的控制規(guī)律離散為數(shù)字控制器的控制規(guī)律，適當(dāng)選擇采樣周期確保數(shù)字控制器與模擬控制器的近似。傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)中的控制器設(shè)計(jì)是以PID控制器為代表。第一類: 經(jīng)典控制方案經(jīng)典控制方案基本可分為數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案和直接設(shè)計(jì)方案。計(jì)算機(jī)硬件與控制軟件的相互緊密結(jié)合也一定會(huì)導(dǎo)致新型的微機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。在關(guān)于溫度控制的絕大部分文獻(xiàn)資料中，控制結(jié)果都是有超調(diào)的而且很多時(shí)候超調(diào)量較大，本論文是基于這一特點(diǎn)，研究一種控制方案使其調(diào)節(jié)時(shí)間快，穩(wěn)態(tài)誤差也非常小的理想效果。由此可見溫度控制電路在社會(huì)生活中被廣泛應(yīng)用，所以對(duì)溫度進(jìn)行控制研究是非常有必要和有意義的。準(zhǔn)確地測量溫度并且有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全工業(yè)生產(chǎn)中的重要條件。 MATLAB 35 基于模糊PID的電阻爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)1 緒論 課題的提出和意義 溫度是人類在生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常普遍而又非常重要的參數(shù)。 electric boiler。通過將模糊PID控制方法應(yīng)用在電阻爐溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的超調(diào)量比較大，超調(diào)時(shí)間比較長等問題，并且提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。合肥師范學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))學(xué)號(hào)：1208211004 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）( 2014屆 ) 基于模糊PID控制電阻爐的溫度系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 姓 名 王靜 指導(dǎo)教師 吳劍威 副教授 2014年4月I摘 要很多工業(yè)生產(chǎn)過程都需要用到電阻爐溫度控制設(shè)備，電阻爐的溫度控制系統(tǒng)存在很多問題，比如超調(diào)量比較大，超調(diào)時(shí)間比較長等問題。本文以電阻爐溫度控制作為研究對(duì)象，通過對(duì)模糊控制和模糊PID控制方法的分析與研究，使用MTALAB中的Simulink和Fuzzy工具箱，進(jìn)行仿真研究。關(guān)鍵詞：溫度控制系統(tǒng)；電阻爐爐；模糊控制；MATLAB；PID控制AbstractNow, a lot of industrial production process requires the use of boiler equipment,temperature control system of boiler has many problems, such as the lag phenomenon is serious, it is difficult to establish accurate mathematical model. I performed simulation studies, taking the electric heating boiler as the research object, through the analysis and Research on fuzzy control method, using MATLAB in the Simulink and the Fuzzy toolbox simulation analysis. Through the fuzzy control method is applied in the boiler temperature control system,we can overe the serious lag phenomenonthe in the temperature control system, and can improve the stability of the system.The following is the chapter division:The first chapter introduces the research background and significance, the development status of the domestic and foreign boiler temperature control system, the significance of this topic and the main work of this paperThe second chapter introduces the development history, the fuzzy control theory and the basic idea and characteristics, the fuzzy controller and fuzzy control algorithm.The third chapter introduces the analysis of controlled object and its control method.The fourth chapter introduces the simulation design of temperature control system for electric boiler characteristics, the fuzzy controller and the temperature control system.The fifth chapter is a brief summary of the whole thesis.Keywords: temperaturecontrol system。 fuzzy control。在工業(yè)許多生產(chǎn)過程中，為了提高生產(chǎn)效率，必須對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中的主要參數(shù)，比如電壓、溫度、壓力、水流、速度等進(jìn)行有效的控制，其中溫度控制在生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用。而且在我們的日常生活中也經(jīng)常使用溫度控制的一些家用電器，如微波爐、電阻爐、電熱水器、空調(diào)等，溫度在我們都生活中無處不在。由于溫度自身的一些特點(diǎn)，如慣性大、滯后現(xiàn)象嚴(yán)重、難以建立精確的數(shù)學(xué)模型等使控制系統(tǒng)性能不佳。 溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展極大地推動(dòng)了我國工業(yè)控制系統(tǒng)的進(jìn)步，而現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和人工智能技術(shù)的深入研究，為控制系統(tǒng)的理論領(lǐng)域增加了新的內(nèi)容。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)常用的控制方案有經(jīng)典控制方案、基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案和智能控制方案。數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案是一種根據(jù)模擬設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換而來的設(shè)計(jì)方案。PID控制器具有原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。第二類: 基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案線性代數(shù)和微分方程是現(xiàn)代控制理論的數(shù)學(xué)工具，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)進(jìn)行分析綜合通過數(shù)學(xué)方法。此類設(shè)計(jì)方案主要有系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制和自校正控制等。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，可以嚴(yán)格證明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，定量分析性能指標(biāo)能，得到比較好控制品質(zhì)。第三類: 智能控制方