基于pid的电锅炉温度控制系统的研究与设计

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2、：TP29学校代号：10490学号：201304014密级：公开武汉工程大学硕士学位论文基于PID的电锅炉温度控制系统的研究与设计作者姓名：陆梦进指导教师姓名、职称：谈宏华（教授）申请学位类别：工学硕士学科专业名称：模式识别与智能系统研究方向：智能控制论文提交日期：2016年3月30日论文答辩日期：2016年5月25日学位授予单位：武汉工程大学学位授予日期：2016年6月18日答辩委员会主席：沈安文教授ResearchandDesignofElectricFurnaceTemperatureControlSystemBasedonPIDAThesisSubmitt

3、edfortheDegreeofMasterMajor：PatternRecognitionandIntelligentSystemCandidate：LuMengjinSupervisor：Pro.TanHonghuaWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China摘要现在在中国最引大家关注的环境问题就是日益严重的雾霾问题，特别是在北方的冬天，因为现在北方很多的地方的供暖还是采用燃煤锅炉供暖，特别是乡镇的居民取暖还是用燃煤锅炉进行供暖，所以现在我们应该继续加大燃煤锅炉淘汰力度，逐渐改用电锅炉。而温度控制是

4、电锅炉的核心部分，良好的温度控制系统能够使电锅炉使用更节能、更安全，更环保。由于被控对象、环境等诸多因素对电锅炉的温度控制产生的影响，所以会对该系统带来比较大的干扰和比较大的时滞性。由于采用传统的控制算法，如PID控制算法，很难得到较好的控制效果。因此为电锅炉设计出一种物美价廉的温度控制系统是具有一定应用价值的课题。本文研究了该系统所需的控制功能，并对被控对象电锅炉进行研究，并设计了具体的技术指标；对当前的温度控制系统中常用的PID等多种控制算法的原理进行了分析和研究，然后对它们进行仿真并分析了仿真结果，可知它们控制效果不是很理想。由于他们都是单闭环的控制算法，本

5、文构建了双闭环积分分离PID控制算法对电锅炉进行温度控制，首先对控制系统的功能模块进行了分析和研究，根据功能分析设计了硬件系统、控制算法以及软件系统。在硬件系统设计上，结合本文系统的功能，设计各功能模块相对应的硬件电路，并对相应硬件电路原理进行分析。系统以STM32F103为主控芯片，论文重点介绍了温度测量与控制及液位测量与控制以及按键输入与液晶屏显示的设计。系统还应用以太网控制器8019AS实现上位机对电锅炉温度控制系统进行监测与控制。此外，论文还对缺水保护电路，漏电检测电路等外围电路进行了功能分析和电路设计。软件设计上，对输出控制模块、温度测量模块、积分分离P

6、ID控制算法、采样模块、按键输入和液晶显示等进行了开发设计，并对上位机平台进行了开发设计本文借助MATLAB工具，依次对PID算法，双闭环积分分离PID算法进行仿真并进行对比。对比仿真结果可知，双闭环积分分离PID达到了本文系统所要求的控制稳定、调节时间短且超调量小等效果。所以双闭环积分分离PID是一种理想的电锅炉温度控制算法方案。关键词：电锅炉，双闭环积分分离PID，温度控制，以太网通信，上位机IAbstractNowinChinathemostcitedconcernabouttheenvironmentalproblemisincreasinglyserio

7、ushazeproblem,especiallyinthenorthofthewinter.Becausemanyofthenorthernpartsofpeopleusecoal-firedboilerheating.Inparticular,theresidentsoftheruralusethecoal-firedboilersforheating.Sonowweshouldcontinuetodecreasetheintensityofcoalfiredboiler,andgraduallyswitchtoelectricboiler.Andthetemp

8、eratu