纯滞后水箱温度系统的模糊控制设计.doc

摘要:温度控制是目前工业上普遍存在的一种控制，人们希望流程中温度能够按照预期的目标变化，为此设计了许多控制算法。但是温度控制存在一个滞后问题，所谓纯滞后指的是时间上的推迟，一般来说输入发生变化，输出会有相应的变化，而纯滞后就是引起输出变化的因素已经出现了，输出却不能立即响应，有时这个滞后还挺大。因而在实际控制温度时就更有难度，往往达不到预期的效果，这时就需要设计合适的控制器并且选择可行的控制算法来改善。

CS4000高级过程控制实验装置提供的是一种非线性耦合的物理模型，它具有多个输出和输入。本课题主要基于该装置对纯滞后水箱温度系统完成数学建模，而后基于数学模型的基础上设计PID参数和模糊控制算法，再利用MATLAB仿真验证PID控制以及模糊控制的运行效果，并比较各自算法的优缺点。最后借助前面的理论研究，再以浙大中控的DCS控制系统和过程控制实验装置实现对纯滞后水箱温度控制系统的组态设计与调试，通过分析与总结，得出结论。

关键词：纯滞后，水箱温度，模糊控制，DCS

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪 论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2课题研究现状及趋势-1

1.3课题的研究内容和结构-2

第二章 纯滞后水箱温度系统的建模-4

2.1 CS4000设备简介-4

2.2 C3000智能调节记录仪-7

2.3 纯滞后水箱温度控制系统建模-7

第三章 常规PID控制与仿真-13

3.1 PID控制算法概述-13

3.2 PID参数对系统性能的影响-13

3.3 PID参数的整定方法-14

3.3.1 经验法-14

3.3.2 临界比例度法-14

3.3.3 衰减曲线法-15

3.4 MATLAB设计与仿真-15

第四章 模糊控制算法设计与仿真-18

4.1 模糊控制算法概述-18

4.2 模糊控制的基本理论-18

4.2.1 模糊化-19

4.2.2 知识库-19

4.2.3 模糊推理-19

4.2.4 解模糊-19

4.3 模糊控制器设计-20

4.3.1 模糊控制器的结构-20

4.3.2建立模糊规则表-20

4.3.3 仿真设计-21

4.4 常规PID和模糊控制的比较-27

第五章 纯滞后水箱温度系统的DCS控制算法设计-30

5.1 DCS硬件选型设计-30

5.2 DCS系统组态设计-31

5.3 DCS仿真调试-34

第六章 总结与展望-38

6.1 社会性分析-38

6.2 论文总结-38

6.3 未来展望-38

参考文献-40

致    谢-41