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摘 要

在工业控制中温度是个十分重要的因素，对它所进行的控制策略也是与时俱进的，特别是现在工业快速发展，对温度控制的要求不断提高。在面对不同控制对象的时候，需要运用不同的控制方式。温度系统具有大惯性，大滞后特性，精确的数学模型无法建立，对其的控制也就成了难题。本文以生物质燃料锅炉为研究对象，研究运用模糊PID控制取代常规PID控制，得到最佳的控制方案，从而使系统稳定，达到超调量小，调节速度快等性能指标。

本文对生物质燃料锅炉采用的控制方案进行了深入研究，对常规PID控制与模糊PID控制进行了对比。本文运用了人工整定方法对PID的参数进行了整定，研究了模糊控制，对生物质燃料锅炉的模糊控制进行了深入分析，建立了针对其特点的隶属函数与模糊控制规则表。

运用了matlab中的Simulink和Fuzzy等工具，对生物质燃料锅炉的温度系统进行了PID控制与模糊PID控制仿真。从多次实验得到的大量数据得出，常规PID控制不能满足控制要求，效果并不令人满意，当采用模糊PID控制时，系统的超调量明显降低，响应速度明显加快，抗干扰性能也得到了大大提升，且避免了纯模糊控制时稳态误差的出现。实验表明，对于温度控制，模糊PID控制是一种十分理想的控制方案。

关键词：温度控制 模糊PID MATLAB仿真

Simulation on Fuzzy PID Algorithm for Temperature Control System

Abstract

Temperature is an important factor in industrial control, which control strategies are also advancing with the times. Especially now, with the rapid development of the industry, the requirements of temperature control continue improved . Face of different control objects,different control methods need to be adopted. Temperature system with large inertia, large lag can not establishe mathematical model and its control will become a problem. In this paper, biomass fuel boilers as the research object, the use of fuzzy PID control to replace the conventional PID control, optimal control scheme, so that the system is stable, to reduce overshoot, adjust speed and other performance indicators.

In this paper, the control scheme of biomass fuel boilers used in-depth study, comparing the conventional PID control with fuzzy PID control. This paper taking the artificial tuning method of PID parameter tuning ,studying the fuzzy control and carring on the thorough analysis of the fuzzy control system of biomass fuel boiler.It also established the membership function and fuzzy control rule table according to the characteristics.

Using Simulink and Fuzzy tools in MATLAB, the PID control and fuzzy PID control simulation of the biomass fuel boiler temperature system were carried out.Large amount of data obtained from several experiments derived, conventional PID control can not meet the control requirements, and its effect is not satisfactory.When the fuzzy PID control is adopted, the overshoot of the system is significantly reduced, the response speed is obviously accelerated, the anti-jamming performance is greatly improved, and the steady state error of pure fuzzy control is avoided.Experiments show that, for temperature control, fuzzy PID control is an ideal control scheme.

Key Words：Temperature control Fuzzy PID MATLAB simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 工业控制发展概况 1

1.2 模糊PID温度控制 2

1.2.1模糊PID温度控制概况 2

1.2.2模糊PID温度控制的研究现状 2

1.2.3模糊PID温度控制的发展趋势 4

1.3课题研究意义及主要内容 4

1.3.1课题研究意义 4

1.3.2本论文的主要内容 5

第二章 传统PID与模糊PID的原理分析 6

2.1控制对象的分析 6

2.2 传统PID控制 6

2.2.1 PID控制器设计注意事项 7

2.3 模糊控制原理 7

2.4 模糊PID的设计 8

2.4.1 模糊语言变量 8

2.4.2 隶属函数 8

2.4.3 PID参数模糊控制规则 9

2.4.4 解模糊 9

2.4.5 模糊控制算法的实现 9

第三章 模糊PID控制器的实例设计 10

3.1 生物质燃料锅炉对象分析 10

3.2 模糊PID控制器 11

3.2.1 控制器的结构 11

3.2.2 PID控制 11

3.2.3 实例中参数k_p、k_i、k_d规则 11

3.3 模糊PID控制器参数 11

3.3.1 语言变量的隶属函数的确立和系统参数的设置 11

3.3.2 模糊控制规则的建立 12

3.3.3 k_p、k_i、k_d的计算 13

第四章 控制系统的仿真 14

4.1 仿真的意义 14

4.2 MATLAB/SIMULINK概述 15

4.2.1 MATLAB概述 15

4.2.1 SIMULINK简介 15

4.3 生物质燃料锅炉温度模糊PID控制系统的仿真 16

4.4 小结 25

第五章 结论与展望 27

参 考 文 献 28

第一章 绪论

1.1 工业控制发展概况

工业控制发展了很久，大体可以分为三个阶段：第一阶段是经典控制理论（50年代—70年代），在这段时期里，经典控制理论发展的如火如荼，并且现代控制理论也开始发展。第二阶段是现代控制理论（70年代—90年代），第三阶段是智能控制理论（90年代到现在）。

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