基于matlab的炉温控制.doc

设计题目 -------基于MATLAB的电炉温 度控制算法比较及仿真研究 系 别： 电子电气工程系 班 级：10级电气工程及其自动化（1）班 姓　 　名： 李权洋 指 导 教 师： 梁绒香 学 号：201095014030 《计算机控制技术》 2010级期末考查题目 题目 基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究 二、说明: 设某电炉控制对象的控制模型为，运用所学知识，对其控制算法进行比较研究并运用MATLAB编程或者simulink模块进行仿真，从而给出最优控制算法结论。三、1. 炉温变化范围：0—200℃，要求实现80℃温度的恒温控制； 2.炉温变化参数要求： ≤80S；超调量≤10℅；静态误差≤2℃。 3. 至少采用三种算法（如PID算法及其改进算法、Smith预估控制算法、达林算法或者其他算法等）做算法对比研究。 4、可以自己在基本要求基础上，增加其他算法研究，如：各种PID改进算法、模糊控制算法等。 5、截取每种算法的算法连接图或者程序以及对应的仿真结果 四、报告书写： 实验完成后，用A4纸撰写研究报告，主要包括： 研究对象分析说明； 各算法设计部分包括： 算法简介； 仿真程序或者仿真连接图； 仿真结果； 仿真结果分析说明 对每种算法作总结比较，总结各自特点，讨论并最终得出本电炉温度控制的理想算法。 对本次设计整个过程做小结，说明自己在整个过程中面临的问题、解决的措施、心得及体会 四、时间安排： 设计时间两周，最迟6月7日之前完成。 五、其他事项说明： 1、首页封面包括题目、班级、学号、姓名； 2、报告中所用图应均为自己仿真完成，切忌抄袭、复制他人，一经发现，抄的和被炒的自我负责成绩，别怪老师手下不留情哦。请大家自觉。 3、各班班长最后把每个班的仿真算法发给我，我随机运行你们的仿真结果。大家在图号上最好包含自己名字缩写。 一、PID算法的设计及分析 1、控制算法的确定 PID调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。它结构灵活，不仅可以用常规的PID调节，而且可以根据系统的要求，采用各种PID的变型，如PI、PD控制及改进的PID控制等。它具有许多特点，如不需要求出数学模型、控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比较大的被控制对象来说，数字PID完全可以代替模拟PID调节器，应用更加灵活，使用性更强。所以该系统采用PID控制算法。系统的结构框图如图1所示： 图1 系统结构框图 根据偏差的比例、积分、微分的线性组合，进行反馈控制（简称ＰＩＤ控制），是多年来，工业应用中最为广泛的一种控制规律，该控制方法出现于２０世纪三四十年代，适用于对被控对象模型了解不清楚的场合，都能得到比较满意的效果。 它具有原理简单、易于实现、参数整定方便、结构改变灵活、适应性强等优点，在连续系统中获得了广泛的应用。在计算机进入控制领域后，用计算机实现的数字PID算法代替了模拟PID调节器，这种控制规律的应用不但没有受到影响，而且有了新的发展，它仍然是当今工业过程计算机控制系统中应用最广泛的一种。 2、基于MATLAB仿真被控对象 simulink仿真模型 图2 PID simulink仿真模型 利用拼凑法整定PID参数，经多次改变参数以达到设计要求，从而满足设计条件。 图3 参数整定值 图4 系统输出阶跃响应 图5 参数整定值 图6 系统输出阶跃响应 二、达林算法的设计及分析 1、达林算法介绍 达林（dahlin）针对一类带有纯滞后环节的工业对象在1968年美国IBM公司的提出的，适合用于没有超调或较小的超调，而对快速性要求不高的场合。 设被控对象为带有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节，其传递函数分别为： （1-4-1） （1-4-2） 其中为被控对象的时间常数，为被控对象的纯延迟时间，为了简化，设其为采样周期的整数倍，即N为正整数。 由于大林算法的设计目标是使整个