基于模糊PID的电阻炉温度控制系统.docx

目录

TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc28993摘要 PAGEREF_Toc289931
HYPERLINK\l_Toc314160引言 PAGEREF_Toc314161
HYPERLINK\l_Toc230571PID控制以及模糊PID控制 PAGEREF_Toc230571
HYPERLINK\l_Toc226461.1PID控制 PAGEREF_Toc226461
HYPERLINK\l_Toc63781.2模糊PID控制 PAGEREF_Toc63782
HYPERLINK\l_Toc127612电阻炉温度控制系统 PAGEREF_Toc127613
HYPERLINK\l_Toc288252.1电阻炉系统数学模型的建立 PAGEREF_Toc288253
HYPERLINK\l_Toc36792.2建立被控对象模型 PAGEREF_Toc36795
HYPERLINK\l_Toc7462.3电阻炉模糊控制器的建立 PAGEREF_Toc7466
HYPERLINK\l_Toc265952.4模糊PID控制器的输入输出变量及其模糊化 PAGEREF_Toc265957
HYPERLINK\l_Toc114223模型仿真以及结果比较 PAGEREF_Toc114229
HYPERLINK\l_Toc43903.1PID控制 PAGEREF_Toc43909
HYPERLINK\l_Toc251713.2电阻炉模糊控制 PAGEREF_Toc2517110
HYPERLINK\l_Toc280773.3电阻炉模糊PID控制 PAGEREF_Toc2807711
HYPERLINK\l_Toc75343.4比较与总结 PAGEREF_Toc753412
HYPERLINK\l_Toc280184总结 PAGEREF_Toc2801812
HYPERLINK\l_Toc4924参考文献 PAGEREF_Toc492413


基于模糊PID的电炉温度控制以及仿真
嵇朋朋
南京信息工程大学信息与控制学院南京210044
摘要
模糊PID的温度控制系统具有真正的智能化和灵活性，越来越多的温度控制系统都基于模糊PID算法而设计。为了提高对复杂系统的控制性能，要使用模糊PID温度控制器。本文设计了一种基于模糊PID的温度控制系统，首先介绍了模糊PID控制理论基础、然后对电阻炉温度这一控制对象，选择了纯PID控制、纯模糊控制和参数模糊自整定PID控制三种控制方案，并给出了仿真与比较。
关键词：模糊控制、PID控制、Matlab仿真
0引言
温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。在工业生产过程中，为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有效的控制，其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电阻炉、电热水器、空调等家用电器，温度与我们息息相关。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。
由于温度自身的一些特点，如惯性大、滞后现象严重、难以建立精确的数学模型等使控制系统性能不佳。在关于温度控制的绝大部分文献资料中，控制结果都是有超调的而且很多时候超调量较大，本论文是基于这一特点，研究一种控制方案使其调节时间快，稳态误差也非常小的理想效果。
1PID控制以及模糊PID控制
1.1PID控制
PID控制是偏差比例(P)、偏差积分(I)、偏差微分(D)控制的简称。在模拟控制系统中，常规模拟PID控制系统原理框图如图1.1所示。系统由模拟PID控制(虚框内部分)和被控对象组成。

比例

积分
被控对象

-
微分

图1.1模拟PID控制器系统框图
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成偏差:

将偏差比例、积分和微分控制，通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID控制器。其控制规律为

其传递函数形式为:

式中：----为比例系数；-----为积分时间常数；-----为微分时间常数
1.2模糊PID控制
常规的二维模糊控制器是以偏差和偏差变化作为输入变量，因此，一般认为这种控制器具有Fuzzy比例和微分控制作用，而缺少Fuzzy积分控制作用，众所周知，在线性控制理论中，积分控制作用能消除稳态误差，但动态响应慢；比例控制作用动态响应