本科毕业设计——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P ID 控制器改善了温度控制系统的动态性能,

2、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 Fuzzy PID Controller Design ABSTRACT The electric boiler has become the main heating equipment Because of the temperature control sys tem of the electric boiler has the advantages of nonlinear, big lag and tmievarying, conventional PID controller is difficult to

3、atta in better control effect Fuzzy control can better control the complex nonlinear and tmievarying system. But Fuzzy control can no t elmiinates taticerror. For solving the problem, a fuzzy PID parameters se lf tuning controller was proposed by introducing fuzzy control into conventional PID contr

4、ol And the tempera ture control system was tested by introducing perturbation. The smiulation results show that the fuzzy PID controller improves the dynamic and the robust performances of the temperature control system than the conventional PID controller. Key Words：Fuzzy PID control Temperature co

5、ntrol auto-tuning simulation 目 录 第一章 总体方案设计 1 1.1 被控对象的介绍 1 1.2 设计方案 1 1.3 案比较 . 3 第二章 电锅炉温度控制器的设计 4 2.1 基本 PID 控制器 4 2.1.1 常规 PID 参数的整定 6 2.1.2 SMITH 预估器 . 6 2.1.3 设计 PID 控制器时注意事项 7 2.2 模糊控制器设计 7 2.2.1 模糊控制的基本思想 7 2.2.2 参数自整定模糊控制 7 2.2.3 模糊控制算法的实现 8 2.2.4 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 . 11 3

6、.1 MATLAB 7.0 及模糊逻辑工具箱介绍 . 11 3.2 电锅炉温度控制系统模型的建立及其功能 12 3.2.1 常规 PID 控制 . 12 3.2.2 加 SMITH 预估器 PID 控制 . 12 3.2.3 电锅炉温控系统的参数自整定模糊 PID 控制 . 13 3.2.4 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 . 21 4.1 常规 PID 控制的仿真 . 21 4.2 加 SMITH 预估器的 PID 控制的仿真 . 24 4.3 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 31 5.1 电锅炉温度控制器实现的功能 . 31 5.2 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 1 第一第一章章 总体方案设计总体方案设计 1.1 被控对象的介绍 电锅炉是将电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”