基于模糊PID原理的时效炉温控系统研究

发布时间：2017-08-24 17:26

  本文关键词：基于模糊PID原理的时效炉温控系统研究

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【摘要】：现用时效炉采用三位式温控系统。在热处理工件时工艺温度宽泛,并且保持这个宽泛的温度时人工负荷量太大。所以要对该设备需要改造的方案进行研究。将工艺温度控制在±10℃,并减少操作人员一人。而常规PID控制单元具有构造简洁、性能高并且运行稳定,其被使用在多数的操控过程之中。可是常规的PID控制在系统的反馈参数改变、工作的环境发生改变的时候,通常不能获得优良的控制性能。针对这种状况,我们采用不需建立精准的数学模型的模糊控制方法,在可编程逻辑控制器实现来完成设备的改造。同时本文采用串级控制可以改善温度调节过程的动态特性,提升系统的响应的频率。在相同的衰减程度条件下,主调节器产生的增益很大。所以将模糊控制的方式用在了串级控制的主要调节器上,并在次级控制回路的调节器上使用了一般PID控制。具体根据燃气温度系统的特性,选取适当的模糊规则,通过建立模糊控制规则的查询表,设计了PID控制器以及模糊控制器。将设计好的方案在Simulink软件上进行仿真试验,完成了对于常规PID控制器和模糊PID控制器的控制性能比较。本设计是基于西门子S7-300 PLC的硬件和编程系统设计的。并通过组态王软件v5.53对设备运行的变化进行监控。
【关键词】：过程控制 PID控制 模糊控制 PLC 组态王
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 过程控制概述8-9
• 1.2 模糊控制理论的研究现状9-12
• 1.3 工业PLC技术的特点及其发展趋势12-17
• 1.4 本课题研究主要的内容和本文的结构17-19
• 第2章 时效炉温度控制系统模型分析和设计19-29
• 2.1 温度控制系统设计19-21
• 2.2 现场时效炉的加热的系统组成及工作原理21-22
• 2.3 天然气—助燃空气比例调节器的分析22-27
• 2.4 数学模型的建立27-29
• 第3章 模糊PID控制及其在时效炉温控系统中的研究29-52
• 3.1 PID控制29-34
• 3.2 模糊控制34-42
• 3.3 温度模糊控制器的设计42-48
• 3.4 组态软件组态王v5.3348-49
• 3.5 SIMULINK仿真49-52
• 第4章 系统硬件设计52-57
• 4.1 S7-300P西门子PLC52-54
• 4.2 温度控制系统组成54-57
• 第5章 PLC编程实现57-69
• 5.1 西门子S7-300PLC介绍57-59
• 5.2 此工程的实现59-60
• 5.3 控制算法的实现60-66
• 5.4 模糊PID与常规PID控制器性能比较66-69
• 第6章 结论69-71
• 参考文献71-74
• 作者简介74-75
• 致谢75

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本文编号：732588