PID模糊复合控制在炉温控制系统的应用开题报告

1、本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告 题 目 PID模糊复合控制在炉温控制系统的应用 学生姓名 李婧妍 学号 所在院(系) 电气工程学院 专业班级 自动化(自控1102) 指导教师 白宇峰 老师 2015 年 3 月 13 日题 目PID模糊复合控制在炉温控制系统的应用1、 选题的目的及研究意义在人们的日常生活、工业制造、制冷等领域，温度作为当前环境的重要因素之一，被人们广泛的作为参考因素来使用，从而保证各项工作的正常运行，如火灾报警、温室或粮仓中温度的实时监测、冷库温度的调节等，因此以温度参数为基础而设计的温度控制系统被广泛开发和使用。使用传统意义上的温度计采集温度信息，不但采集精度低，实

2、时性差，而且操作人员的劳动强度高，不利于广泛的推广。此外由于环境因素导致的数据难以采集的问题，特别是在工厂，火灾等的现场，工作人员不能长时间停留在现场观察和采集温度，就需要实现能够将数据采集并将其传送到一个地方集中进行处理，以节省人力，提高效率，但这样就会出现数据传输的问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统方法容易造成资源浪费而且可操作性差，精度不高，这都在不同程度上限制了工作的进行和展开。因此，高精度，低成本，实时性好的温度控制系统亟待人们去开发。市场决定技术，技术引导产品的开发，在这样的环境下，与温度控制相关的电子类产品的开发成为当今的研究热点。 PID控制是最早发展起来的控制策略之一

3、，但应用常规PID控制器对于具有非线性、时变不确定性的系统，无法达到理想的控制效果。随着现代控制理论，诸如智能控制等技术的研究发展，出现了许多新型PID控制器，为解决复杂无规则系统的控制开辟了新途径。2、 综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势及应用领域等PID控制即比例、积分、微分控制。自19世纪40年代开始以来,广泛应用在工业生产中,长期以来,由于其结构简单、实用、价格低,在广泛的过程领域内可以实现满意的控制。温控系统将热电偶实时采集的温度值与设定值比较,差值作为PID功能块的输入。PID 算法根据比例、积分、微分系数计算出合适的输出控制参数,利用修改控制变量误差的方法实现闭环控制,使控

4、制过程连续,是很普通的调节方法。其缺点是现场 PID 参数整定麻烦,被控对象模型参数难以确定,外界干扰会使控制漂离最佳状态。一种 PID 参数自整定的温度控制算法,采用简化临界比例度整定法,只需整定一个参数,提高了参数的整定效率,用编程的方法实现在线参数自整定。应用这种规则的系统特点是其瞬态响应超调量小,抗干扰能力强,且振荡有足够的阻尼,具有良好的选择性和灵敏度。模糊控制（fuzzy control）是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊控制逻辑推理为基础的一种智能控制方法，从行为上模拟人的思维方式，对难建模的对象实施模糊推理和决策的一种控制方法。模糊控制器是近年来发展和应用最普遍的新型控制器，其

5、优点是不要求提供受控对象的数学模型，根据人工控制规则来设计控制决策表。江模糊控制和PID控制两者结合起来，扬长避短，既具有模糊控制的灵活、模糊控制、适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点。作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在工业控制领域、电力系统、家用电器自动化等领域中解决了很多的问题，引起了越来越多的工程技术人员的兴趣。3、 对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明PID控制器因为结构简单、鲁棒性较强，并且具有实现简单的特点，因而被广泛应用于各种工业过程控制中。但在电锅炉温度控制系统中，温度具有大滞后、大惯性

6、、非线性等特点，而且还受环境等因素的影响，很难建立准确的数学模型，所以用传统的PID控制不能获得良好的控制效果。模糊控制其特点在于：无需知道被控对象精确的数学模型，而只需要提供现场操作人员的经验知识及操作数据；以语言变量代替常规的数学变量，易于表示专家知识；鲁棒性强，适应于常规控制难以解决的非线性、时变、纯滞后问题；控制推理采用“不精确推理”，模拟人的思维过程，能够处理复杂系统。本设计是基于这一特点，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。对时变的、非线性的复杂系统，在无法获得被控对象清晰数学模型的时候，利用具有智能的模糊控制器，可以给出较为有效的自动控制。PID本质是线性

7、的，将模糊控制和PID结合，以Fuzzy-PID混合控制为例，据给定值与测量值之偏差e选择智能控制器，它既发挥了模糊控制灵活而适应性强、超调小、鲁棒性好的特点，又保持了PID控制的良好动态跟踪品质和稳态精度，对复杂系统可得到满意的控制效果。针对问的具有的大志后这一难控制的特点，设计了一个模糊自整定PID控制器来完成电热锅炉温度的控制，并用Matlab对它进行仿真。1模糊PID控制器原理2模糊PID控制器设计3 Matlab仿真4、 检索与本课题有关参考文献资料的简要说明主要参考文献有：1 陶永华.新型PID控制及其应用M.北京:机械工业出版社，2002：1-26.2 李士勇.模糊控制神经控制和

8、智能控制论M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996.3 吴为明，王仁丽.温度控制系统的发展概况J.工业炉，2002，24（20）18-20.4 汤红成,李著信,王正涛等.一种模糊PID控制系统J.电机与控制学报，2005,9(2):136-138.5 王文杰.模糊控制理论在温度控制中的应用J.西北纺织工学院学报,1995,151(6).5、 毕业设计进程安排1. 3月1日或之前3月15日：资料检索，方案论证；认真完成开题报告。2. 3月16日 3月26日：熟悉毕业设计任务所要求的相关知识与软件的使用。3 .3月 27日 4月7日：完成初步的系统硬件设计。4 .4月7日5月7日：完成初步的系统软件设计。5. 5月8日5月15日：调试，完善硬软件设计，达到毕业设计任务要求。6. 5月16日5月2