模糊pid控制器设计

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1、模糊PID控制器设计摘要与传统的以煤和石化产品为燃料的锅炉相比,电锅炉具有结构简单、无污染、自动化程度高、热效率高等优点,电锅炉已经成为供热采暖的主要设备,它的温度控制系统由于存在非线性、大滞后以及时变性等特点,常规的PID控制器很难达到较好的控制效果。考虑到模糊控制能够对复杂的非线性、时变系统进行很好的控制,但却无法消除静态误差的特点,本文将模糊控制引入到常规PID控制中,提出了一种模糊PID参数自整定控制器,并且对电锅炉温度控制系统进行了抗扰动的实验。仿真结果表明,和常规PID控制器相比,所设计的模糊PID控制器改善了温度控制系统的动

2、态性能,提高了系统的鲁棒性。关键词：模糊PID控制温度控制自整定仿真FuzzyPIDControllerDesignABSTRACTTheelectricboilerhasbecomethemainheatingequipmentBecauseofthetemperaturecontrolsystemoftheelectricboilerhastheadvantagesofnonlinear,biglagandtmievarying,conventionalPIDcontrollerisdifficulttoattainbettercon

3、troleffectFuzzycontrolcanbettercontrolthecomplexnonlinearandtmievaryingsystem.ButFuzzycontrolcannotelmiinatestaticerror.Forsolvingtheproblem,afuzzyPIDparametersselftuningcontrollerwasproposedbyintroducingfuzzycontrolintoconventionalPIDcontrolAndthetemperaturecontrolsystem

4、wastestedbyintroducingperturbation.ThesmiulationresultsshowthatthefuzzyPIDcontrollerimprovesthedynamicandtherobustperformancesofthetemperaturecontrolsystemthantheconventionalPIDcontroller.KeyWords：FuzzyPIDcontrolTemperaturecontrolauto-tuningsimulation目录第一章总体方案设计11.1被控对象的介

5、绍11.2设计方案11.3案比较3第二章电锅炉温度控制器的设计42.1基本PID控制器42.1.1常规PID参数的整定62.1.2SMITH预估器62.1.3设计PID控制器时注意事项72.2模糊控制器设计72.2.1模糊控制的基本思想72.2.2参数自整定模糊控制72.2.3模糊控制算法的实现82.2.4模糊控制器具体设计9第三章电锅炉温度控制系统的MATLAB建模113.1MATLAB7.0及模糊逻辑工具箱介绍113.2电锅炉温度控制系统模型的建立及其功能123.2.1常规PID控制123.2.2加SMITH预估器PID控制123.2

6、.3电锅炉温控系统的参数自整定模糊PID控制133.2.4干扰信号下电锅炉温度控制系统的建模16第四章电锅炉温度控制器的仿真214.1常规PID控制的仿真214.2加SMITH预估器的PID控制的仿真244.3参数自整定模糊PID控制仿真27第五章电锅炉温度控制器的功能及指标参数315.1电锅炉温度控制器实现的功能315.2电锅炉温度控制器功能及指标参数分析31第六章结论33总结与体会34参考文献35附录各种控制系统仿真结构图36致谢39天津理工大学中环信息学院2011届本科毕业设计说明书第一章总体方案设计1.1被控对象的介绍电锅炉是将电

7、能直接转化为热能的一种能量转换装置。其工作原理与传统意义上的锅炉有相似之处，从结构上看也有“锅”和“炉”两大部分。“锅”是指盛放热介质(一般是水)的容器，而“炉”这里指加热水的电热转换元件。在生产过程，控制对象各种各样，理论分析和试验结果表明：电加热装置是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述，而二阶系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。锅炉控制作为过程控制的一个典型，动态特性具有大惯性大延迟的特点，而且伴有非线性。被控对象传递函数如下：（1.1）1.2设计方案1号方案：

8、PID控制是经典控制理论中最典型的控制方法，对工业生产过程的线性定常系统，大多采用经典控制方法，它结构简单，可靠性强，容易实现，并且可以消除稳定误差，在大多数情况下能够满足性能要求。比例积分微