毕业设计-基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究.doc

基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究 摘要 温度控制在工业控制中一直是富有新意的课题，对于不同的控制对象有着不同的控制方式和模式。温度系统惯性大、滞后现象严重，难以建立精确的数学模型，给控制过程带来很大难题。本文以电锅炉为研究对象，研究一种最佳的控制方案，以达到系统稳定、调节时间短且超调量小的性能指标。 本文对电锅炉可采用的控制方案进行了深入研究，首选的研究方案是PID控制。温度PID控制器的原理，是将温度偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PID控制的重点是参数的调节，本文利用了Ziegler-Nichols. Chien-Hrones和人工整定方法对其参数进行整定。第二个研究方案是模糊控制，研究了模糊控制的机理，确定了电锅炉模糊控制器的结构。通过对电锅炉温升特点的分析，建立了模糊控制规则表。 借助matlab中的Simulink和Fuzzy工具箱，对电锅炉PID控制系统和模糊控制系统进行仿真分析。结果表明当采用PID算法时，系统的超调量与调节时间，不能同时满足技术要求。当采用模糊控制时，超调量与调节时间虽然同时满足技术要求，但系统出现了稳定误差。因此本文将模糊控制的智能性与PID控制的通用性、可靠性相互结合，设计了一种参数自整定模糊PID控制器，采用模糊推理的方法实现PID参数称、凡和凡的在线整定。经仿真研究，参数自整定模糊PID控制效果达到了电锅炉温度控制系统的性能指标，是一种较为理想的智能性控制方案。 在分析电锅炉供暖系统对控制器要求的基础上，研制了以PIC16F877A单片机为核心部件的温度智能控制器，实现了温度的采集与控制、超限报警等各种功能。在进行硬件电路设计的同时，也进行了相应软件设计，并将本文所提出的模糊PID算法引入到软件设计中，给出了主程序流程图、模糊PID Research on Fuzzy PID Control System of Te m pe raturef orE lectricB oiler Abstract Tem p er aturec ontroli sa t opicf ullo fn ew meaningsi n industry,to diferent control object, there are diferent methods and modes. But it is dificult to control well because of characteristics of the temperature itself, such as its great inertia, serioust ime-laga ndt hed ifficulty toe stablisha na ccuratem athematicalm odelo fth e object. A duty in this thesis is to study a kind of appropriate control method to the temperatureo fth ee lectricb oiler.It ste chnologyr equirementsa er:re gulatingt ime mustb es hort,o vershootm ustb es malla ndt hec ontrolsy stem mustb es table. Th em e thodo ft hee lectricb oilerc ontrolis s tudiedd eeply byt het hesis.T he firstis P IDc ontrol.P rincipleo fte mperatureP IDc ontrolleris t oc ontrolth eo bjectby the linear combination of temperature deviations proportional, integral and derivative.Th ec ontrolke yi sth ep arametera djustment.T hep arameteris a djustedb y methods of Ziegler-Nichols, Chien-Hrones and artifical tuning in this thesis. The secondm ethodi sfu zzyc ontrol.T hef uzzyc ontrolth eoryi sst udieda ndt hee lectric boiler fuzzy controller structure is determined. The fuzzy