摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题的目的和意义 1

1.2 工业生产中常用控制方法介绍 2

1.2.1 经典控制 2

1.2.2 智能控制 2

1.3 论文安排 3

第2章 常规PID控制器的基本介绍与设计 4

2.1 被控对象介绍 4

2.2基本PID控制器原理 4

2.3常规PID参数的整定 6

2.4 Smith预估器的设计 6

2.5 设计PID控制器时注意事项 7

第3章 模糊控制器的基本介绍与设计 8

3.1 模糊控制的基本思想 8

3.2 参数自整定模糊控制 8

3.3 模糊控制算法的实现 8

3.4 模糊控制器具体设计 9

第4章 恒温箱温度控制系统的MATLAB建模 12

4.1 MATLAB 模糊工具箱介绍 12

4.2恒温箱温控系统模型的建立及其功能 12

4.2.1 常规PID控制 12

4.2.2 加smith预估器PID控制 13

4.2.3 恒温箱温控系统参数自整定模糊PID控制 13

4.2.4 干扰信号下恒温箱温控系统的仿真测试 18

第5章 恒温箱温控系统的仿真 22

5.1 常规PID控制的仿真 22

5.2 加smith预估器的PID控制的仿真 24

5.3 参数自整定模糊PID控制仿真 26

5.4 三种控制方式比对结果 30

第6章 总结与展望 33

参考文献 35

致 谢 36

摘 要

在经典控制理论中，对控制系统进行研究的一个必要前提就是要求被控对象有一个准确的数学模型，或是通过某些辨识方法可以获取，但是随着工控行业的发展，人们发现，一些复杂的系统，是不能很好的建立准确的模型来精确地描述其状态，因而无法用传统控制方法实现很好的控制，但凭着实践经验，我们可以将操作经验总结成用自然语言描述的模糊性的控制规则，并通过模糊推理与模糊决策，从而实现对非精确数学模型系统的有效控制，这就是模糊控制理论。为了测试模糊控制器的性能，本次论文主要工作如下：

1）运用经典控制方法设计一个PID控制器并进行仿真测试。主要设计了纯PID控制器和加SMITH预估器的PID控制器。

2）运用模糊控制理论设计一个模糊控制器并进行仿真测试。本次论文采用的控制策略是参数自整定模糊PID控制器

3）设计统一的干扰测试方案，测试几种控制方案的抗干扰能力。选取了在系统运行时主要的两种干扰，阶跃信号和延时时间信号两种干扰进行抗干扰能力测试。

4）综合仿真和测试的结果，经过比较，了解模糊控制器的优点。

使用MATLAB Simulink中的模糊工具箱可以实现对模糊控制系统的仿真。并且仿真结果达到了预期目标，控制对象为非线性模型时模糊控制的性能和抗干扰能力好于PID控制。

关键词： PID控制、 模糊控制、温度控制系统、性能测试

Abstract

In classical control theory, the control system is the premise of the analysis and design are controlled object mathematical model must be determined, or can be gained by some identification methods, but with the development of the industrial sector, it was found that some complex system, the establishment of precise mathematical model is very difficult, is unable to use the traditional control method to achieve good control.But by dint of practical experience, we can summarize experience in using natural language to describe the fuzzy control rules, and the fuzzy inference and fuzzy decision, so as to realize the effective control of non accurate mathematic model of the system, which is the fuzzy control theory. In order to test the performance of the fuzzy controller, the main work of this paper is as follows:

1) using the classical control method to design a PID controller and simulation test. A pure PID controller and PID controller with SMITH predictor are designed.

2) using fuzzy control theory to design a fuzzy controller and simulation test. The control strategy used in this thesis is the parameter self-tuning fuzzy PID controller.

3) design a unified interference test plan, test the anti-interference ability of several control schemes. In the system operation, the main two kinds of interference, step signal and time delay signal are selected to test the ability of anti interference ability of two kinds of interference.

4) comprehensive simulation and test results, after comparison, to understand the advantages of fuzzy controller.

Using the fuzzy toolbox of Simulink MATLAB to realize the simulation of fuzzy control system. And the simulation results have reached the expected target, the control object is nonlinear model, the performance of fuzzy control and anti interference ability is better than PID control.