料筒PID温度控制设计及仿真

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1、料筒PID温度控制设计及仿真姓名：董鸿洋班级：自动化073班指导老师：罗菁目录第一章绪论第二章PID基础第三章模糊控制第四章Smith预估补偿器第五章料筒PID温度控制的设计及仿真第六章总结第一章绪论1.1课题的提出和意义案1.2温度控制系统控制方1.经典控制方案2.基于现代控制理论的设计方案3.智能控制方案1.3本文的工作温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。在工业生产过程中，为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量、速度等进行有效的控制，其中温度控制在生产过程中占

2、有相当大的比例。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。由于温度自身的一些特点，如惯性大、滞后现象严重、难以建立精确的数学模型等使控制系统性能不佳。在关于温度控制的绝大部分文献资料中，控制结果都是有超调的而且很多时候超调量较大，本论文是基于这一特点，研究一种控制方案使其调节时间快，稳态误差也非常小的理想效果。1.1课题的提出和意义案1.2温度控制系统控制方智能控制方案:(1)模糊控制(2)神经网络与PID的结合(3)模糊控制与PID的结合(4)模糊控

3、制与神经网络的结合智能控制系统有以下一些特点(1)智能控制系统一般具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制过程。它适用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性和不存在己知算法的生产过程。(2)智能控制具有信息处理和决策机构，它实际上是对人神经结构或专家决策机构的一种模仿。(3)智能控制器具有非线性。这是因为人的思维具有非线性，作为模仿人的思维进行决策的智能控制也具有非线性的特点。(4)智能控制器具有变结构的特点。(5)智能控制器具有总体自寻优的特点。智能控制方案主要包括模糊控制、神经网络和遗传算法控制

4、等。第二章模糊PID控制基础2.1模拟PID控制2.2数字PID控制2.2.1位置型PID控制算法2.2.2增置型PID控制算法2.3PID控制器的优缺点第三章模糊控制3.1模糊控制发展3.2模糊控制系统的特点3.3模糊控制系统的基本组成3.4模糊控制器3.5模糊控制器结构3.6模糊PID控制第四章Smith预估补偿器4.1Smith预估补偿原理4.2纯滞后系统的Smith控制器4.3PID-Smith控制系统4.4Fuzzy-Smith控制系统第五章料筒PID温度控制的设计及仿真5.1料筒温度控制的特点5.2料筒

5、温度控制系统的数学模型5.3模糊控制器的设计5.4仿真研究与比较5.4.1纯PID控制5.4.2纯模糊控制5.4.3复合模糊PID控制5.4.4三种控制系统的比较下图是Simulink中创建的用PID算法控制温度的结构图在图中的PID模块中对三个参数进行设定，通过不断调整PID三参数，得到最佳仿真曲线，其中,KP=1，KI=0.02，KD=0.01，当定值为10时得到的仿真结果如下图：（1）纯PID控制（2）纯模糊控制使用模糊控制器在Simulink中构建整个控制系统，如图下所示：图5.12纯模糊控制系统仿真结构框图

6、仿真结果如图可见性能指标为：调节时间ts=200s，超调量σ%约为3%，可稳态误差稳态误差ess=0。（3）复合模糊PID控制