温度控制系统的仿真与研究.doc

华中科技大学文华学院 学生毕业设计（论文）开题报告 学 生 姓 名 学 　号 学 部 （系） 信息科学与技术学部 专业年级 设计（论文）题目 温度控制系统的仿真与研究 指导教师 一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等） (一)课题的目的意义燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数字控制（DDC），推断 控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy）专家控制(Expert Control)，鲁棒控制 （Robust Control）推理控制等温度的测控技术已由模拟测控技术逐渐让位与以单片机为主的微处理器测控技术， 形成 数字与模拟混合的测控系统和纯数字测控系统的应用，并正向全数字测控方向快速发展。温度测量和控制都直接和安全生产、保证产品质量、提高生产效率节约能源等重大经济技术指标相联系因此温度测控技术在国民经济各个领域中都受到了相当的重视。PID 控制是最早发展起来的经典控制策略, 是用于过程控制最有效的策略之一。由于其原理简单、技术成，在实际应用中较易于整定,在工业控制中得到了广泛的应用它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型,只需在线根据 系统误差及误差的变化率等简单参数, 经过经验进行调节器参数在线整定, 即可取得满意的结具有很大的适应性和灵活性。 电加热炉温度控制具有单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点。单纯的依靠传统的控制方式都很 难达到高质量的控制效果。而PID控制技术以其结构简单、稳定可靠、容易实现、理论体系成熟等特点，在实际工程中得到了极为广泛的应用。国内外和将感测与转换器输出的讯号与设定值做比较，用输出信号源(2-10v 或 4-20mA)去控制最终控制组件。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称 PID 控制，又称 PID 调节。PID控制器问世至今已有近60年的历史了，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不 到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系 统的参数的时候便最适合用PID控制技术PID控制器参数整定的方法很多概括起来有两大类：一是理论计算整定法它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PI控制器的参数。在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器电加热控制系统 的传感器是温度传感器。目前PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用有各种各样的PID控制器产品各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。 PID控制器的结构典型，程序简单，计算工作量小。 (2)适应性强 可以广泛的应用于化工，热工，冶金，炼油以及纸，建材等各种生产部门。根据被控对象的具体情况，可以采用PID控制器的多种变种和改进的控制方式。但比列控制一般是必不可少的。 (3)鲁棒性强 即其控制品质对被控特性的变化不大。 (4)对模型依赖性少 因为许多工业控制对象，根本就去