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算法工作流程图和温度采集流程图等。ResearchonFuzzyPIDControlSystemofTemperatureforElectricBoilerAbstractTemperaturecontrolisatopicfullofnewmeaningsinindustrytodiferentcontrolobjecttherearediferentmethodsandmodes.Butitisdificulttocontrolwellbecauseofcharacteristicsofthetemperatureitselfsuchasitsgreatinertiaserioustime-lagandthedifficultytoestablishanaccuratemathematicalmodeloftheobject.Adutyinthisthesisistostudyakindofappropriatecontrolmethodtothetemperatureoftheelectricboiler.Its'technologyrequirementsaer:regulatingtimemustbeshortovershootmustbesmallandthecontrolsystemmustbestable.Themethodoftheelectricboilercontrolisstudieddeeplybythethesis.ThefirstisPIDcontrol.PrincipleoftemperaturePIDcontrolleristocontroltheobjectbythelinearcombinationoftemperaturedeviation'sproportionalintegralandderivative.Thecontrolkeyistheparameteradjustment.TheparameterisadjustedbymethodsofZiegler-NicholsChien-Hronesandartificaltuninginthisthesis.Thesecondmethodisfuzzycontrol.Thefuzzycontroltheoryisstudiedandtheelectricboilerfuzzycontrollerstructureisdetermined.Thefuzzycontrolruletableisestablishedthro