模糊PID控制器设计.doc

毕业设计
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, 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 e 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 atta in better control effect Fuzzy control can better control plex 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 control 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 control auto-tuning simulation
目录
第一章总体方案设计 1
被控对象的介绍 1
设计方案 1
案比较 3
第二章电锅炉温度控制器的设计 4
基本PID控制器 4
常规PID参数的整定 6
SMITH预估器 6
设计PID控制器时注意事项 7
模糊控制器设计 7
模糊控制的基本思想 7
参数自整定模糊控制 7
模糊控制算法的实现 8
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
MATLAB 11
12
常规PID控制 12
加SMITH预估器PID控制 12
电锅炉温控系统的参数自整定模糊PID控制 13
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
常规PID控制的仿真 21
加SMITH预估器的PID控制的仿真 24
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
电锅炉温度控制器实现的功能 31
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
第一章总体方案设计
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”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