基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析答辩稿
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论文题目：基于MATLAB的锅炉
水位模糊控制系统的设计与仿真
指导教师：
班级： 学生： 学号：
LOGO
本文的背景及意义
背景 锅炉是化工、石油、电力等工业部门
的重要热源、能源动力设备，锅炉控制系 统的水平已经成为衡量锅炉性能的一个重 要因素。
意义 对锅炉和工业炉采用计算机和模糊控
制，具有减少环境污染，降低氧化物燃烧 率，提高自动化水平，改善劳动条件等优 点，同时可提高热效率，对实现工业现代 化有一定的促进作用。
致谢
大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经 教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中 给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我 的导师刘雪梅老师，感谢各位系的老师的关心和帮助。 最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。
模糊推理及控制规则
模糊推理
C ' A' andB'.R R R
i 1 i 49 i
R A' andB'. C
i
C'表示输出模糊量U，Ri代表每一条模糊规则。 4 控制规则 if e and ec then ΔKp if e and ec then ΔKi if e and ec then ΔKd ……
全文总结 针对工业过程中出现的非线性、大滞后、强耦合、难于控 制的工业锅炉控制对象的特点，在传统PID控制器难以达 到理想控制效果的前提下，结合当前发展比较迅速的模糊 控制理论，使用模糊控制理论和PID相结合的控制器来改 造原有的PID控制方式，结合PID控制中稳态精度高的优 点，使系统保持最优的瞬态参数，易于达到满意的控制效 果 未来工作展望 在锅炉控制系统中，目前只是考虑了每个控制系统中的控 制量，忽略了其他控制系统的参量对本控制系统的影响， 毕竟锅炉控制系统中的各控制量是存在相互耦合的，对整 个锅炉的控制方案在以后的工作中还有待于有更全面的改 近。
传递函数的推导
给水流量主通道传递函数及蒸汽流量干扰通道传递函数
d 2h dh dVw dVd T1T2 T ( Tw KwVw ) ( Td KdVd ) 1 2 dt dt dt dt
G01 ( S )
H (S ) Kw K Vw( S ) T1 S (T2 S 1) S (1 TS )
模糊控制器的设计
模糊化过程，知识库，模糊推理，反模糊化计算
产生虚假液位的原因
（1）锅炉蒸汽负荷增加使炉管和汽包中汽水混合物的汽、水 比例发生变化（汽容积增加）而引起汽包水位上升（2）蒸 汽流量增加，汽包汽压下降，炉水沸点下降，由于炉水为 饱和水的汽化，使汽包水位随压力下降而升高。总之，由 于存在“虚假液位”现象，当负荷蒸汽流量增加时，汽包 水位开始不但不降反而上升，即先上升后下降；当蒸汽负 荷量突然减小时，则汽包水位变化的情况相反，先降后升 。
G 01 ( S )
H (S ) 0.037 0.037 Vw （S ) S (1 30 S ) 30 S 2 S
'
K K H (S ) 1 G02 ( S ) ' 2 1 2 VD ( S ) Td S T2 S 1 s T2 S 1
G02 (S )
论文的结构和主要内容
第一部分 第二部分 第三部分 析 第四部分 究 第五部分 主要内容 绪论 控制方法分析 锅炉汽包水位系统特性与控制策略分 锅炉汽包水位控制方法设计与仿真研
பைடு நூலகம்
总结与展望
本文就锅炉水位控制特性作为研究切入点， 探讨如何解决锅炉水位控制特性提出的问题，建立了锅炉 水位控制特性的数学模型，分别采用PID控制手段和模糊 控制方法来设计锅炉水位控制系统，经过仿真比较得出模 糊控制方法优于PID控制方法。
H (S ) 0.037 2.5 VD ( S ) S 15S 1
仿真研究
PID控制系统仿真
系统仿真
仿真波形
模糊系统仿真
模糊PID控制系统
仿真过程
定义输入输出变量和语言隶属度，定义语言变量隶属度
仿真过程
定义模糊控制规则及输出预览
模糊PID仿真图
总结及展望
水位模糊控制系统的设计与仿真
指导教师：
班级： 学生： 学号：
LOGO
本文的背景及意义
背景 锅炉是化工、石油、电力等工业部门
的重要热源、能源动力设备，锅炉控制系 统的水平已经成为衡量锅炉性能的一个重 要因素。
意义 对锅炉和工业炉采用计算机和模糊控
制，具有减少环境污染，降低氧化物燃烧 率，提高自动化水平，改善劳动条件等优 点，同时可提高热效率，对实现工业现代 化有一定的促进作用。
致谢
大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经 教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中 给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我 的导师刘雪梅老师，感谢各位系的老师的关心和帮助。 最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。
模糊推理及控制规则
模糊推理
C ' A' andB'.R R R
i 1 i 49 i
R A' andB'. C
i
C'表示输出模糊量U，Ri代表每一条模糊规则。 4 控制规则 if e and ec then ΔKp if e and ec then ΔKi if e and ec then ΔKd ……
全文总结 针对工业过程中出现的非线性、大滞后、强耦合、难于控 制的工业锅炉控制对象的特点，在传统PID控制器难以达 到理想控制效果的前提下，结合当前发展比较迅速的模糊 控制理论，使用模糊控制理论和PID相结合的控制器来改 造原有的PID控制方式，结合PID控制中稳态精度高的优 点，使系统保持最优的瞬态参数，易于达到满意的控制效 果 未来工作展望 在锅炉控制系统中，目前只是考虑了每个控制系统中的控 制量，忽略了其他控制系统的参量对本控制系统的影响， 毕竟锅炉控制系统中的各控制量是存在相互耦合的，对整 个锅炉的控制方案在以后的工作中还有待于有更全面的改 近。
传递函数的推导
给水流量主通道传递函数及蒸汽流量干扰通道传递函数
d 2h dh dVw dVd T1T2 T ( Tw KwVw ) ( Td KdVd ) 1 2 dt dt dt dt
G01 ( S )
H (S ) Kw K Vw( S ) T1 S (T2 S 1) S (1 TS )
模糊控制器的设计
模糊化过程，知识库，模糊推理，反模糊化计算
产生虚假液位的原因
（1）锅炉蒸汽负荷增加使炉管和汽包中汽水混合物的汽、水 比例发生变化（汽容积增加）而引起汽包水位上升（2）蒸 汽流量增加，汽包汽压下降，炉水沸点下降，由于炉水为 饱和水的汽化，使汽包水位随压力下降而升高。总之，由 于存在“虚假液位”现象，当负荷蒸汽流量增加时，汽包 水位开始不但不降反而上升，即先上升后下降；当蒸汽负 荷量突然减小时，则汽包水位变化的情况相反，先降后升 。
G 01 ( S )
H (S ) 0.037 0.037 Vw （S ) S (1 30 S ) 30 S 2 S
'
K K H (S ) 1 G02 ( S ) ' 2 1 2 VD ( S ) Td S T2 S 1 s T2 S 1
G02 (S )
论文的结构和主要内容
第一部分 第二部分 第三部分 析 第四部分 究 第五部分 主要内容 绪论 控制方法分析 锅炉汽包水位系统特性与控制策略分 锅炉汽包水位控制方法设计与仿真研
பைடு நூலகம்
总结与展望
本文就锅炉水位控制特性作为研究切入点， 探讨如何解决锅炉水位控制特性提出的问题，建立了锅炉 水位控制特性的数学模型，分别采用PID控制手段和模糊 控制方法来设计锅炉水位控制系统，经过仿真比较得出模 糊控制方法优于PID控制方法。
H (S ) 0.037 2.5 VD ( S ) S 15S 1
仿真研究
PID控制系统仿真
系统仿真
仿真波形
模糊系统仿真
模糊PID控制系统
仿真过程
定义输入输出变量和语言隶属度，定义语言变量隶属度
仿真过程
定义模糊控制规则及输出预览
模糊PID仿真图
总结及展望