本科毕业论文-—基于matlab的恒温箱温度控制系统设计与仿真.doc

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1、毕业设计论文基于Matlab的恒温箱温度控制系统设计与仿真29摘要恒温箱在工业生产和科学研究中有着重要的作用，因此设计一个合适的温度控制系统有着重要的意义，而恒温箱的温度控制系统比较复杂，是一个大时滞、时变、非线性系统，很难用数学方法建立精确的数学模型。目前主要采用经典控制、智能控制和两种控制算法相结合的控制算法对恒温箱的温度控制系统进行控制。在本文中选定二阶纯滞后环节为控制对象的数学模型，对其分别采用PID控制算法，模糊控制算法和模糊PID算法对恒温箱进行控制，并用Matlab对各算法进行仿真比较分析。通过对这几种算法的仿真与研究，发现PID整定好的参数不能长期适

2、应系统模型，需要不断对控制器参数进行整定，才能达到较好的控制效果；模糊控制不依赖于系统的精确模型，是解决不确定性系统的一种有效途径，但控制精度不高，且量化因子和比例因子确定后，其适应能力有限制；而模糊PID控制方法具备了模糊控制和PID控制各自的优点，同时具有很强的鲁棒性和适应能力。关键词大时滞系统，PID控制，模糊控制，模糊PID控制ABSTRACTAsthermostatplaysanimportantroleintheproductionandscientificresearch,sodesigningasuitabletemperaturecontrolsy

3、stemhasanimportantsignificance.Thethermostat'stemperaturecontrolsystemiscomplex,andisalargetimelag,time-varing,nonlinearsystem,thenitisdifficulttoestablishanaccuratemathematicalmodel.Currentlytheclassicalcontrol,intelligentcontrolandtheircombinedcontrolalgorithmaremainusedforcontrolthe

4、temperaturecontrol29system.Thispaperselectssecond-orderlagmodelforthecontrolobject,andusesPIDcontrolalgorithm,fuzzycontrolalgorithmandfuzzyPIDalgorithmtocontrolthermostatandusesMatlabsoftwareforthesimulationcomparativeanalysis.BystudyingseveralsimulationwefoundthatPIDalgorithmarrangest

5、heparametercannotadaptalongtime,anditneedunceasinglybecarriedontheadjustmentandachievetheanticipatedeffect.Fuzzycontroldoesnotdependonthepreciseobjectmodelandisaneffectivewaytosolvetheuncertainty.Butthecontrolaccuracyisnothigh,andwhenquantifiablefactorandscalefactorisdetermined,itsadap

6、tableabilityisrestricted.AsfuzzyPIDcontrolalgorithm,itnotonlycombinesthefuzzycontrolandPIDcontrolwiththeirrespectiveadvantages,butalsohasaverystrongsenseofrobustnessandadaptability.Keywords:Time-lagsystem,PIDcontrol,Fuzzycontrol,FuzzyPIDcontrol291.绪论11.1选题的目的、意义21.2对本课题涉及问题的研究现状31.2.1经

7、典控制31.2.2智能控制41.2.3结论51.3主要解决的问题62.PID控制及仿真72.1微分先行PID算法[7]72.2参数辨识82.3PID参数的整定92.3.1PID参数的特点92.3.2ZN经验公式法102.4PID算法仿真103.1模糊控制基本原理[11]123.1.1模糊控制基本思想123.1.2模糊控制器的基本结构123.1.3模糊控制的特点143.2模糊控制器的设计[12]153.3温度模糊控制器的设计163.3.1控制器结构163.3.2模糊子集的选取163.3.3模糊规则的确定183.3.4模糊推理183.4模糊控制仿真203.4.1模糊