汽包锅炉水位模糊控制系统 毕业答辩

量 时间
间
误差
模糊PID 控制
18.4 %
11.6s
95s
0.046
PID控制 24% 26s 240s 0.13
性能指标对比
结论
采用串级三冲量控制方案能够有效消除水位偏差， 对系统内的干扰有较强的控制能力。
相比于常规PID控制，模糊PID控制系统的超调量 比较小，上升速度快，调整时间迅速，振荡周期短， 稳态误差小，对扰动的抑制效果更好。
锅炉汽包水位控制系统
锅炉汽包水位的动态特性
给水流量扰动下的动态特性
传递函数为：
H s Gs
H1s Gs
H2 s Gs
0
s
wk.baidu.com
K1 T1s 1
用一阶模型近似时为：
H s Gs
0
s
e s
锅炉汽包水位控制系统
蒸汽流量扰动下的动态特性
传递函数为：
H s Ds
H1s Ds
H 2 s Ds
f
s
K2 T2s 1
s
0.037
s1 30s
W0D
s
3.6 115s
0.037 s
W
D
0.075 V t/h
H
0.033 V mm
KZ K 1
模糊PID控制器
模糊PID的系统结构
K P K P ' K P K I K I ' K I
K D K D ' K D
Uk KPek KI ek KDeck
ΔKP的模糊控制规则表
ΔKI的模糊控制规则表
模糊PID控制器
ΔKD的模糊控制规则表
输出量的其模糊化 （面积重心法）
锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真 研究
汽包水位模糊PID控制系统仿真
汽包水位模糊PID控制仿真图
锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真 研究
汽包水位模糊PID控制与传统PID控制的仿 真比较（四种情况下）
主要内容
1.锅炉汽包水位控制系统 2.模糊PID控制器 3.锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真研究 4.结论
课题背景、目的、意义
汽包水位是锅炉运行中的一个重要监控参数， 维持汽包水位正常是保证锅炉安全运行的必要 条件。
在锅炉汽包水位控制中，传统PID控制方式的局 限性。
采用模糊PID控制方式对锅炉汽包水位进行控制， 并将控制效果与传统PID控制作对比，从而进行 评估。
当e和ec中等大小时，为了较小超调量并且保证响应速度， KP一般取小一点，KD也要小些， KI取值适当。
当e较小时，为了使系统有较好的稳态性能，应增大KP、 KI， 同时KD要取值适当以避免产生震荡，一般原则是：ec较小时， KD取大一点；ec较大时，KD取小一点，通常适中即可。
模糊PID控制器
性能指标对比
锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真 研究
在500秒时加蒸汽流量扰动（外扰），响应 曲线比较
锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真 研究
在500秒时加给水流量扰动（内扰），响应 曲线比较
锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真 研究
鲁棒性实验，将控制对象的传递函数改为
0.037
s50s 1
超调 上升 调整时 稳态
水位给定值阶跃跟踪响应 加入蒸汽流量扰动 加入给水流量扰动 水位对象发生变化（鲁棒性）
锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真 研究
水位给定值阶跃跟踪响应曲线比较
超调量
上升时 间
调整时 间
稳态误 差
模糊PID 控制
9.3%
10.8s
65s
0.048
PID控制 13.7% 22.5s 165s 0.13
模糊PID控制器
模糊PID控制器的设计
定义输入、输出变量
两输入三输出模糊控制器结构
模糊PID控制器
精确量的模糊化
e、ec的隶属函数曲线
ΔKP、ΔKI、ΔKD的隶属函数曲线
模糊PID控制器
模糊规则的建立
当e较大时，为了加快系统的响应速度，并为了防止e的突然 变大所引起的微分饱和，应取较大的KP和较小的KD，为了避 免出现大超调，KI要小，通常为零。
“虚假水位”现象：负荷突然增大时， 蒸发量大于给水量，起初水位不仅不 降，反而迅速上升（反之，负荷突然 减小时，水位反而先降）。
锅炉汽包水位控制系统
串级三冲量控制策略
VH—汽包水位信号 VW—给水流量信号 VD—蒸汽流量信号
VD VW VH V0
锅炉汽包水位控制系统
汽包水位控制结构图
W0W
当控制对象参数发生改变时，相对于传统PID控制 系统，模糊PID控制系统的反应明显较小，鲁棒性 好，适应力强，系统的静态特性和动态特性都较好， 取得良好的控制效果。所以模糊控制器非常适合用 于控制对象不确定的场合。
谢谢各位老师！