基于模糊PID控制的电阻炉温度控制系统设计.docx

摘要：工业控制过程中，电阻炉是典型的控制对象，因为它的温度控制具有单向温升、大惯性、纯滞后、时间变化等特点。建立精确的模型，用数学方法确定参数还是有一定困难的。然而PID控制很容易实现，因为它有一些可以消除稳态误差的点。在大多数情况下，它能满足系统的性能要求，但其性能取决于参数的整定条件。但是PID控制的速度和超调量不能同时得到较好的控制，因此，要求超调量小和加热快速的系统，PID控制不能很好地进行控制。模糊控制在快速和超调量小方面有其自身的优点，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程有稳态误差。

智能模糊控制系统，就是在传统的电阻炉控制系统中，加入模糊控制算法。模糊控制系统想要在线修改PID参数，就需要运用模糊控制规则，并采用模糊自整定方法建立PID控制系统，来提高控制效果。

本文要做的内容就是根据电阻炉温度控制系统，建立一个数学模型，分别用PID控制器，模糊PID控制器对其进行控制，最后比较分析传统PID控制和模糊PID控制技术不同的优缺点，结合两种控制方式的优点，各取所长。并用MATLAB对其结果进行仿真、比较。

关键词：数学模型；PID控制；模糊PID控制；MATLAB仿真

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1引言-1

1.2 课题研究-1

第二章  PID控制-3

2.1 PID控制器-3

2.1.1 比例调节器-4

2.1.2 比例积分调节器-4

2.1.3 比例积分微分调节器-4

2.2 PID控制器的优缺点-5

2.2.1 PID控制器的优点-5

2.2.2 PID控制器的不足-5

第三章  模糊PID控制-6

3.1 模糊控制-6

3.1.1 模糊控制的特点-6

3.1.2 模糊控制的工作原理-7

3.2 模糊自适应整定PID控制-8

3.2.1 模糊自适应整定PID控制原理-8

3.2.2 模糊控制器-9

3.3 确定模糊控制规则-15

3.4 模糊自整定PID控制工作流程-19

第四章  电阻炉温度控制系统设计-21

4.1 电阻炉简介-21

4.1.1 电阻炉温度控制系统的数学模型-21

4.1.2 建立电阻炉模糊控制器-23

4.2 电阻炉的模糊PID控制-23

第五章  MATLAB仿真分析-25

5.1 MATLAB软件介绍-25

5.2 MATLAB仿真-25

5.3 PID控制仿真-26

5.4 模糊PID控制仿真-27

5.5 比较分析-28

总结-29

致谢-30

参考文献-31