基于PID算法的锅炉恒温控制系统开题报告

1、毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告设计(论文)题目：基于PID算法的锅炉恒温控制系统学生姓名： 徐京 学号： 1104105020 专业： 自动化 所在学院： 智能科学与控制工程 指导教师： 赵国树 职称： 讲师 2014年 12 月 26 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

2、3“文献综述”应按论文的框架成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5.开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，行间距1.5倍。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述：在现在的社会生活中存在愈多的浴室，使用传统的燃煤燃油的方式给水加温并控制

3、温度已经不能够适应时代的潮流。在许多的电子产品中有许多的关于温度控制或是温度检测的，随着温度控制的应用范围不停的扩大，适用不同场合的温度控制器也应运而生。本课题通过PT100温度传感器将所测得的温度传给单片机，单片机根据PID的自调整所得到的值将信号反馈给控制光电耦合装置，通过光电耦合的中断与否从而实现给水加温或是中断。而这一方式恰恰能够改善以前的不能够准确控制温度的这一缺点。本课题研究的题目是基于PID算法的锅炉恒温控制系统的设计，具体的实现方式是通过PID控制参数的自整定实现锅炉的水温能够控制在80度，最大误差不超过1度。(1) 历史发展：发展至今，温度控制技术经历了3个阶段，由传统的定值

4、开关的控制到后来的PID控制，人们又在这基础上研究出了智能控制。定值控制是最传统的控制方式，其原理只是将现在所测得的温度与给定温度相比较，如果高于定温度就停止加热，如果低于给定值就继续升温。这种控制方式是最简单的，但她的缺点也很明显，它完全没有考虑温度的滞后性，导致系统控制精度低、超调量大，震荡明显。PID控制的效果只要取决于P、I、D的数值。PID控制比较适用于一些线型定常系统的控制，在对于一些非线性的控制系统，由于温度系统存在大惯性、时变性。大滞后性的特点，其控制的效果也难以保证。智能控制是现代使用最广泛的控制方式。其中模糊控制是智能控制中最为活跃和最有成果的领域。模糊控制是在传统PID控

5、制的基础上加以深化，改善了传统PID在控制非线性控制系统上的缺点，更加的适用于一些复杂的控制系统。(2) 现状评述：当前的控制技术基本是通过反馈来实现。反馈包括测量、比较、执行。就是通过实时测得的数值与给定值相比较所得的误差来纠正调节控制系统的响应。而PID作为最早使用的控制器，至今已有50多年的历史，由于其易控制，简单，直观的特点无论在工业，农业还是生活中都有广泛的应用。(3) 发展趋势：目前，工业自动化成为衡量一个行业是否进入现代化的一个重要标准。控制理论也不断的发展，从原来的古典控制到现代控制再到现在最为流行的智能控制。而PID控制或其控制器已经在实际的工程中被广泛应用。许多的公司开发出

6、自己独特的具有PID参数自整定功能的智能调节器。PID的参数自整定通过自动校正、自适应算法来实现的，在实现温度控制、水温控制，速度控制等领域广泛应用。本文使用的模糊PID控制虽然在PID控制的基础上迈出一步，但由于模糊作用的相互作用使得到的合成推理算法具有相当程度的非线性能，达到的控制效果不是那么完美的理想，所以控制理论还是要继续的发展自己的理论，从而能够在实用中留下实实在在的成果。参考文献：1 胡强,李忠锁,张邦国.无铅波峰焊工艺与设备的技术特点探讨J.电子工艺技术,2006(6):252-255.2 陶永华.新型PID控制及应用M.北京:机械工业出版社,1998. 3 关学,高杉,曾凡军.

7、锅炉燃烧器模糊-PID符合控制器的设计D.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2001(01).4 张迎新.单片微型计算机原理应用及接口技术M.国防工业出版社.5 范小丰.基于PID算法的锅炉控制器设计D.武汉科技大学,2009.6 黄春平,等.基于51单片机的温度控制的设计J.仪表技术,2011(2)7 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统M.北京:国防工业出版社,2006.8 葛长虹.工业测控系统的抗干扰技术M.北京:冶金工业出版社,2000. 9 姜晓冰.纪实验室和设备管理发展趋势初探J.实验技术与管理,2001,18(2):55-581.10 沙占友,孟志永.单片机外围电路设计M.北京:电子

8、工业出版社,2006.11 刘洪恩.利用热电偶转化器的单片机温度测控系统J.仪表技术,2005(2):29-30. 12 余永权,汪明慧.单片机在控制系统中的应用M.北京:电子工业出版社,2003.13 吴全玉,等.基于经典PID算法的温度控制系统研究J.自动化与仪器仪表，2011,（1）14 冯博琴.微型计算机原理与接口技术M.北京:清华大学出版社,2002.15 张岩,裴晓敏,付邵彬.基于单片机的温度控制设计J.研究与开发,2014（3）16 方玉鑫.基于单片机的温度控制系统的研究与应用D.哈尔滨工程大学,2012.17 于海生.微型计算机控制技术M.北京:清华大学出版社,1999.18

9、文科星.智能PID算法的研究及其在温度控制中的应用D.东华大学,2009.19 曾孟雄,李力.智能检测控制技术及应用M.北京:电子工业出版社,2008.20 范津齐.基于模糊自整定PID算法的电锅炉温度控制D.沈阳理工大学,2012.21 A new method for testing the linear performance of the helium mass spectrometer leak detectorA. Abstracts of the 18th International of Vacuum CongressC. 2010.22 Compare of Three Te

10、mperature Control Systems Applications for a Special Homemade Shortwave Infrared Spatial Remote SensorA. Proceedings of Conference 7853 Advanced Sensor Systems and ApplicationsC. 2010.23 SHU H L,SHU H.Simulation study of PID neural network temperature control system in plastic injecting-moulding mac

11、hineA. Proceedings of the6th International Conference on Machine Learning and CyberneticsC . 2007.24 Fuzzy Auto-tuning PID Temperature Control System Based on ARM9 ProcessorA. Proceedings of 2010 International Conference on Computer,Mechatronics, Control and Electronic Engineering (CMCE 2010) Volume

12、 4C. 2010.25 Optimal Design of Parameter Self-tuning Fuzzy PID Control Based on OPCA. Proceedings of 2010 2nd International Conference on Intellectual Technology in Industrial Practice (ITIP2010) Volume 2C. 2010.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1、本课题要解决的问题（1）使用何种内嵌ADC的MCU？（2）使用什么类型的温度传感

13、器既能精度高、加个低，热敏电阻小，又能使测得的温度线性好，灵敏度也高?（3）PID控制有传统PID、分段PID和模糊控制理论，选用哪种能够将误差减小到最低?（4）电源环节中在给单片机供电的时候是使用直流升压电路还是采用直流降压电路?2、设计途径（1）从书上找到型号为STC12C5A60S2的单片机，该单片机在原来51单片机的基础上在加8个AD转换，在设计操作的过程中我只要使用一个AD转换。（2）通过一定的资料查找采用PT1000的温度传感器，该传感器电阻温度系数分散性小，其精度高、线性好、灵敏度也比较高。对于本系统来说，PT1000在液体中的表现也非常稳定。线性的输出也适合单片机采样和计算。在测温中，把其固定在液体中，效果良好。（3）模糊控制理论在使用的过程中需要巨大的实验数据跟经验作为基础才能够最后准确的实现，所以排除掉。而分段PID也能按每部分加热要求的不同而灵活调整。达到较好的调温效果。所以选用分段PID控制。（4）考虑到在做课题的时候讲单片机跟锅炉的电压直接连在一起，所以选用直流降压电路。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：作者将搜集到的文献资料进行整理归纳、综合分析，并按一定顺序进行分类排列，撰写得比较有条理性。它能在一定程度上反映出恒温控制系统中采用的基本方法和技术手段。论题较为全面，具有一定的社会现实意义，可以开题。