專業(yè)資料：基于模糊PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)

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1、大司法要Abstract錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1緒論11.1課題的提出和意義11.2溫度控制系統(tǒng)控制方案11.3本文的工作42模糊PID控制52.1常規(guī)P1D控制52.2模糊控制92.3模糊PID控制133電阻爐溫度控制系統(tǒng)的模糊PID設(shè)計(jì)163.1電阻爐系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立163.2電阻爐模糊控制器的建立183.3電阻爐模糊P1D控制器設(shè)計(jì)204仿真研究與比較284.1PID控制284.2電阻爐模糊控制294.3電阻爐模糊PID控制294.4比較與總結(jié)305總結(jié)與展望32致謝3334參考文獻(xiàn)1

2、緒論1.1課題的提出和意義溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)屮非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進(jìn)行有效的控制，其中溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。而且在我們的H常生活中也使用微波爐、電阻爐、電熱水器、空調(diào)等家用電器，溫度與我們息息相關(guān)。可見(jiàn)溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，所以對(duì)溫度進(jìn)行控制是非常有必要和有意義的。由于溫度口身的一些特點(diǎn)，如慣性

3、大、滯后現(xiàn)象嚴(yán)重、難以建立精確的數(shù)學(xué)模型等使控制系統(tǒng)性能不佳。在關(guān)于溫度控制的絕大部分文獻(xiàn)資料中，控制結(jié)杲都是有超調(diào)的而H很多時(shí)候超調(diào)量較人，本論文是基于這一特點(diǎn)，研究-?種控制方案使其調(diào)節(jié)時(shí)間快，穩(wěn)態(tài)誤并也非常小的理想效果。1.2溫度控制系統(tǒng)控制方案計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了工業(yè)控制系統(tǒng)的進(jìn)步，而現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，人工智能技術(shù)的深入研究，為控制系統(tǒng)的理論領(lǐng)域增加了新的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)硬件與控制軟件的緊密結(jié)合必然導(dǎo)致新型的微機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)常用的控制方案有以下三類經(jīng)典控制方案、基于現(xiàn)代控制

4、理論的設(shè)計(jì)方案和智能控制方案。第一類：經(jīng)典控制方案經(jīng)典控制方案可分為數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案和數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方案。數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案是一種根據(jù)模擬設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換而來(lái)的設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)中的控制器設(shè)計(jì)C有一套成熟的方法，其中以PID控制器為代表。PID控制器具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。將模擬控制器轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制器是用離散時(shí)近似方法將一連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的控制規(guī)律離散為數(shù)字控制器的控制規(guī)律，其小為確保數(shù)字控制器與模擬控制器的近似，要適當(dāng)選擇采樣周期。第二類：基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案現(xiàn)代控

5、制理論以線性代數(shù)和微分方程為主耍的數(shù)學(xué)工具，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來(lái)分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。狀態(tài)空間法本質(zhì)上是一種時(shí)威的方法，它不僅描述了系統(tǒng)的外部特性，而且描述和提示了系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和性能。基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案是建立在對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部模型的描述Z上的。它是通過(guò)數(shù)學(xué)方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析綜合?？刂埔?guī)律的確定是通過(guò)極小化預(yù)先確定的性能指標(biāo)函數(shù)或使控制系統(tǒng)滿足希望的響應(yīng)而推導(dǎo)出來(lái)的。此類設(shè)計(jì)方案主要有:系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制、自校正控制等。這類設(shè)計(jì)方案適用范圍廣，適合于多輸入多輸出系統(tǒng)、某些非線性時(shí)變系統(tǒng)和一些具冇隨機(jī)擾動(dòng)

6、的系統(tǒng)。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題可以嚴(yán)格證明，性能指標(biāo)能定量分析，得到的控制品質(zhì)較好。但這類方法需耍知道精確的被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型形式。第三類：智能控制方案智能控制方案是一類無(wú)需人的干預(yù)就能夠針對(duì)控制對(duì)彖的狀態(tài)H動(dòng)地調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的控制策略。它避開(kāi)了建立精確的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計(jì)算與分析的困難性。它實(shí)質(zhì)仁是一種無(wú)模型控制方案，即在不需耍知道對(duì)彖精確模型的情況下，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)作用，使實(shí)際響應(yīng)曲線逼近理想響應(yīng)曲線。智能控制系統(tǒng)有以下一些特點(diǎn)(1)智能控制系統(tǒng)一般具冇以知識(shí)表

7、示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過(guò)程。它適用于含冇復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在己知算法的生產(chǎn)過(guò)程。(2)智能控制具有信息處理和決策機(jī)構(gòu)，它實(shí)際上是對(duì)人神經(jīng)結(jié)構(gòu)或?qū)＜覜Q策機(jī)構(gòu)的一種模仿。(3)智能控制器具有非線性。這是因?yàn)槿说乃季S具有非線性，作為模仿人的思維進(jìn)行決策的智能控制也具冇非線性的特點(diǎn)。(4)智能控制器具有變結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。(5)智能控制器具有總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)。智能控制方案主耍包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法控制等。常用的溫度控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和耍求的性能指標(biāo)有所不同。除了傳統(tǒng)

8、的PID控制方法，近幾年來(lái)快速發(fā)展的是將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能控制方法應(yīng)用于溫控系統(tǒng)，包括智能控制與PID控制相結(jié)合及這些智能控制之間的結(jié)合。具體有如下一些方法：(1)模糊控制模糊控制是基于模糊邏輯的描述一個(gè)過(guò)程的控制算法，它不需要被控對(duì)象的精確模型，僅依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)判斷，容易應(yīng)用。模糊溫控的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:①將溫控對(duì)彖的偏差和偏差率以及輸出量劃分為不同的模糊值，建立規(guī)則,將這些模糊規(guī)則寫(xiě)成模