温度系统的先进控制技术研究.doc

摘要：在工业控制中，温度是控制过程中一个重要的物理量，涉及了橡胶、冶金、医药、食品、玻璃、涂布等工业自动化领域。锅炉作为其中一个典型的受控对象，一般可根据其加热方式将它分为两种：一种是燃烧加热方式，另一种是电加热方式。其中的电加热方式，由于使用时安全系数高、同时具有较高的热效率、使用起来更为方便、污染小等优点，得到了广泛的应用。实际工业生产过程中，锅炉温度有着大惯性、纯滞后、非线性锅等一些特点，通常情况下无法建立一个较为精确的数学模型，所以采用传统PID控制，无法实现对锅炉温度的精准、快速地控制，有必要采用比较先进的控制方式。本次毕业设计对电加热炉的温度控制进行了研究，选择了将模糊控制与传统PID控制相结合的方式，来实现对锅炉温度的快速控制与稳定。

论文首先阐述了课题的背景及研究意义，随后分析了目前国内外工业中锅炉温度控制的发展现状。接着对所选择的两种控制方式进行介绍，首先介绍了常规PID控制和模糊控制的各自的原理及其优缺点。之后，为了实现更好的控制效果，引入了模糊自适应PID控制方式。在MATLAB中，分别用常规PID控制和模糊PID控制对受控对象进行仿真研究，并对仿真结果进行对比，通过结果可以看出，模糊PID控制较常规PID控制效果更好。最后借助过程控制实验室的JX-300X DCS系统，把常规PID控制技术和模糊PID控制技术运用到DCS中去，并比较两种控制方法的控制效果。

关键字：电锅炉温度控制，PID控制，模糊PID控制，JX-300X系统

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论1

1.1 课题的背景及研究意义1

1.2 国内外工业中锅炉温度控制的发展现状1

1.3 本次毕设所做的内容2

第二章 JX-300X DCS系统3

2.1 JX-300X DCS系统原理3

2.2 JX-300X软件介绍5

第三章 控制算法的研究8

3.1 PID控制算法8

3.1.1 PID控制技术的原理8

3.1.2 PID控制参数整定方法9

3.2 模糊控制算法12

3.2.1 模糊控制原理12

3.2.2 模糊控制的优缺点13

3.3 模糊PID控制算法13

3.3.1 模糊PID控制原理13

3.3.2 模糊PID控制器的设计步骤17

第四章 控制算法的仿真19

4.1 仿真软件的介绍19

4.2 PID控制的仿真运行19

4.3 模糊PID控制的仿真21

4.3.1 模糊PID控制器的建立21

4.3.2 模糊PID的仿真运行23

第五章 控制技术在锅炉温度系统中应用25

5.1 硬件系统介绍25

5.2 PID控制锅炉温度27

5.3 模糊PID控制锅炉温度29

参考文献31

致    谢32