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[毕业设计] [毕业设计]基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析

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发表于 2014-7-9 13:39:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
文件格式:word+ppt
文件大小:1.99MB
适用专业:自动化
适用年级:大学
论文编号:209160
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论文简介:

毕业设计-基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析,共54页,24850字,附外文翻译、答辩PPT
摘要
锅炉是化工、石油、电力等工业部门的重要热源、能源动力设备,锅炉控制系统的水平已经成为衡量锅炉性能的一个重要因素。锅炉安全经济的运行时刻保障着国民财产生命安全,促进国民经济发展,锅炉是受火焰加热且具有爆炸危险的特殊设备和压力容器,其使用安全性尤其重要。计算机控制系统的主要任务是对锅炉的主要被控参量进行自动控制,使锅炉在要求的良好工作状况下更好的运行。
本文就是针对锅炉汽包水位的动态特性,研究模糊pid控制在锅炉控制中的应用。本文分别介绍了传统控制pid理论、模糊控制理论的起源与发展及其优缺点,通过对锅炉汽包水位动态特性的探讨,分析了锅炉汽包水位的控制特性与锅炉的给水流量和蒸汽流量之间的关系。通过对锅炉汽包水位的研究,得出传递函数以及特性曲线。分别采用传统的pid控制算法、模糊控制算法分别对锅炉的汽包水位进行控制,并采用MATLAB进行仿真验证,仿真结果证明,模糊pid控制有很好的控制效果,可满足锅炉的汽包水位控制要求。
对锅炉和工业炉采用计算机和模糊控制,具有减少环境污染,降低氧化物燃烧率,提高自动化水平,改善劳动条件等优点,同时可提高热效率,对实现工业现代化有一定的促进作用。
关键词:锅炉水位pid控制,模糊控制,MATLAB


ABSTRACT
Heat boiler is an important chemical,petroleum,electric power and other industrial sectors,the level of energy and power equipment,boiler control systems has become an important factor to measure the performance of the boiler。Safe and economical operation of the boiler when the national security of property safety of life,promote economic development,and an important guarantee for the rational use of energy conservation,the boiler is heated by the flame and has explosive special equipment and pressure vessels,the use of safety is especially important。The main task of the computer control system is the main accused parameters for automatic control of boiler the boiler in good working condition requires a better run。
This article is aimed at the dynamic characteristics of the boiler drum level ,fuzzy pid control in the boiler control。This paper introduced the traditional pid control theory fuzzy control theory of the origin and development of their advantages and disadvantages ,and by exploring the dynamic characteristics of the water level of boiler drum, analyzes the flow of feedwater flow and steam boiler drum level control characteristics of the boiler relations between 。Through the study of the boiler drum level ,draw the transfer function and characteristic curves。Respectively, using the traditional pid control algorithm ,fuzzy control algorithm respectively boiler drum level control ,and using MATLAB simulation,simulation results show that fuzzy PID control has good control effect ,which can meet the boiler drum level control requirements。
?? For boilers and industrial furnaces using fuzzy control ,but also has to reduce environmental pollution, reducing the oxide burn rate, improve the level of automation ,improve working conditions ,etc,while increasing thermal efficiency,achieving industrial modernization also has a role in promoting 。
Keywords: pid control of boiler water level ,fuzzy control,MATLAB


目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2锅炉控制的研究现状 3
1.3 本文的主要研究内容 5
第二章 控制方法分析 6
2.1 PID控制器 6
2.2 模糊控制方法 8
2.2.1 模糊控制理论的起源与发展 8
2.2.2模糊控制的基本思想 10
2.2.3模糊控制系统的组成 12
2.2.4模糊控制器的设计 13
2.2.5论域.量化因子和比例因子的选择 17
2.2.6 模糊控制的主要优点 19
2.2.7 模糊控制存在的问题 19
2.3模糊PID控制 20
2.4本章小结 21
第三章 锅炉汽包水位系统特性与控制策略分析 22
3.1 汽包水位的动态特性 23
3.1.1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性 24
3.1.2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性 25
3.2 锅炉汽包水位控制 27
3.2.1 单冲量控制系统 27
3.2.2 双冲量控制系统 28
3.2.3 三冲量控制系统 28
3.3 本章小节 29
第四章 锅炉汽包水位控制方法设计与仿真研究 30
4.1 锅炉汽包水位的PID控制 31
4.2 锅炉汽包水位的模糊控制 31
4.2.1模糊控制器结构设计 31
4.2.2精确量的模糊化 31
4.2.3建立模糊控制规则 33
4.2.4基于控制规则库的模糊推理 35
4.2.5仿真实现 35
4.3本章小节 41
第五章 总结与展望 43
5.1全文工作总结 43
5.2未来工作展望 43
参考文献 44
致谢 45


本文的主要研究内容
本论文就锅炉水位控制特性作为研究切入点,探讨如何解决锅炉水位控制特性所提出的问题。建立了锅炉水位控制特性的数学模型,分别采用PID控制手段和模糊控制方法来设计锅炉水位控制系统,进行讨论对比,仿真表明模糊控制方法优于PID控制方法,首先通过研究发现,锅炉汽包水位控制特性与锅炉的给水流量和蒸汽流量有关。我们通过对锅炉汽包水位的研究,得出传递函数以及特性曲线。当蒸汽流量与给水流量不平衡时,会产生“虚假液位”,现象。这是汽包水位控制主要克服的问题之一。
为此,我们首先采用经典PID控制算法对锅炉水位进行控制。观察此控制系统的动态响应特性,抗干扰性,和被控对象变化的抑制效果。从仿真图中可以看到PID调节效果不理想,没有消除“虚假液位”的影响,鲁棒性不强。
因此,我们提出模糊控制的构想,模糊控制器的输入变量是实际水位和给定水位的偏差e和变化率(二维结构),输出变化量u。同样的,我们也观察到此模糊控制器具有较好的鲁棒性。可靠性高,控制效果好。但是模糊控制作用较粗糙,使得稳定控制精度较低。


主要技术指标
1被控量的稳态误差为ess=0:
2动态质量:超调量小于20%分很高很高的vv


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  • 毕业设计-基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析
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