模糊PID温度控制方案的仿真优选及其实现

发布时间：2017-04-01 17:06

  本文关键词：模糊PID温度控制方案的仿真优选及其实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 课题的任务是研究一种控制算法，并在TMS320F240的硬件平台上编程实现。该算法用于对注塑机料桶加热器进行控制，要达到的技术要求是快速升温、超调小和稳定保温。 本论文把任务分解为两个问题进行研究： 首先是选择一种合适的控制算法，其次是将所选择的控制算法实现。 对料桶加热器这样一个控制对象，可选的方案是很多的。 第一个可以考虑的方案是PID控制，因为它简单，容易实现，在大多数情况下可以满足性能要求，在现有的控制方案中，它仍占了80％以上。它的性能取决于参数的整定情况。而且它还有可消除稳态误差的优点。但它的快速性和超调量之间的矛盾关系，，使它不一定能满足快速升温、超调小的技术要求。 第二个值得尝试的方案就是模糊控制，因为它在快速性方面有着自己的优势。而且据文献介绍，在快速的同时，可以保持较小的超调量。但由于它的理论并不完善，对它可能获得的控制性能无法把握。而且由于它是一个基于隶属函数图形的推理过程，算法复杂，它的程序实现是一个问题。另外，它的控制过程会存在稳态误差。 本论文分析了以上两种控制策略的不同优缺点，考虑可以把它们相互结合，实现优势互补。也就是升温用模糊控制，实现快速升温，保温时用PID控制，消除稳态误差。 本论文用MATLAB对上述可能的三种方案进行了仿真。最后确定出模糊PID的控制方案。 对算法的编程实现问题，也就是模糊控制策略在TMS320F240上的实现，本论文作者使用一个可把所设计的模糊控制器自动转化成优化的TMS320F240代码的软件fuzzyTECH，解决了模糊控制策略的复杂的编程问题，既保证了质量，又提高了开发速度。特别对于模糊控制这种数学结构不明确，可调参数很多，参数的改变对程序的改动大，可得到的控制器的性能主要处决于对控制器的多次调试的情况，这个软件的优势就更加突出了。因此除仿真之外，本文作者的另一个主要工作就是用这个软件把优选出来的模糊控制策略转化成TMS320F240的控制代码，并把这些代码与整个控制系统的代码融合起来。 在这之后进行了实验验证。 最后得出的结论是：模糊PID的方案是可行的。这也说明，用MATLAB仿真，用fuzzyTECH产生模糊控制代码这样一种开发模糊控制的方案也是可行的。
【关键词】：模糊控制 PID控制 模糊PID控制
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（电工研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TM571.61
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-11
• §1．1 课题的提出和意义7
• §1．2 文献综述7-10
• §1．2．1 工业温度控制发展简介7-8
• §1．2．2 微机控制系统控制方案8-10
• §1．3 本文所做的工作10-11
• 第二章 被控对象及控制策略11-22
• §2．1 被控对象及原有控制方案11-13
• §2．1．1 被控对象11
• §2．1．2 被控对象的特性11-12
• §2．1．3 原有方案的特点12-13
• §2．2 PID控制理论13-18
• §2．2．1 PID控制的基本概念13-16
• §2．2．2 PID的发展16-17
• §2．2．3 设计PID控制器时要注意的问题17-18
• §2．3 模糊控制理论18-22
• §2．3．1 模糊控制的起源18-19
• §2．3．2 模糊控制器的一般结构19-20
• §2．3．3 模糊控制的主要优点20-21
• §2．3．4 模糊控制的现状和发展方向21-22
• 第三章 仿真和分析22-51
• §3．1 仿真工具22-24
• §3．2 MATLAB及其模糊逻辑工具箱和仿真环境Simulink。24-29
• §3．2．1 MATLAB概况24-25
• §3．2．2 模糊逻辑工具箱（Fuzzy Logic Toolbox）25-28
• §3．2．3 仿真环境Simulink28-29
• §3．3 仿真和优选29-51
• §3．3．1 系统特性29-30
• §3．3．2 仿真30-50
• §3．3．2．1 PID控制30-36
• §3．3．2．1．1 建模30-32
• §3．3．2．1．2 仿真32-36
• §3．3．2．1．2．1 Ziegler-Nichols整定公式32-34
• §3．3．2．1．2．2 CHR（Chien-Hrones-Reswick）整定公式34-35
• §3．3．2．1．2．3 人工整定35-36
• §3．3．2．2 模糊控制36-42
• §3．3．2．2．1 Mamdani型模糊控制器36-39
• §3．3．2．2．2 Sugeno型模糊控制器39-42
• §3．3．2．3 模糊PID复合控制器的设计42-44
• §3．3．2．3．1 Mamdani+PID42-43
• §3．3．2．3．2 Sugeno+PID43-44
• §3．3．2．4 以上三种方案抗干扰能力的比较44-50
• §3．3．2．4．1 干扰1及其仿真。45-47
• §3．3．2．4．2 干扰2及其仿真47-50
• §3．3．3 方案选择50-51
• 第四章 实验51-57
• §4．1 硬件51
• §4．2 软件51-56
• §4．2．1 算法的主要内容51
• §4．2．2 fuzzyTECH概况51-53
• §4．2．3 用fuzzyTECH创建控制系统并产生应用代码53-56
• §4．3 实验结果56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 吴佳;翁正新;;基于PLC的模糊控制在挤出机温度控制系统中的应用[J];电线电缆;2010年05期

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2 王s

本文编号：280967