基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析答辩稿
MATLAB在锅炉水位模糊控制系统中的应用
Ｐｕｂｌｉｃ Ｃｎ Ａｓ ＡＤＯＤＢ．Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｎ＝Ｎｅｗ ＡＤＯＤＢ．Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒｃｏｎ一”Ｐｒｏｖｉｄｅｒ—ＳＱＬＯＬＥＤＢ．１：Ｐａｓｓｗｏｒｄ— ｓａ；Ｐｅｒｓｉｓｔ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｉｎｆｏ—Ｔｒｕｅ；Ｕｓｅｒ ＩＤ—ｓａ；Ｉｎｉｔｉａｌ Ｃａｔａｌｏｇ＝ｊｔｓｇ；Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ＝”＋ＳｅｒｖｅｒＩｐ＋”；”＋一 ”ｕｓｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒｅ一１：ａｕｔｏ ｔｒａｎｓｌａｔｅ— ｔｒｕｅ”＋一 ”ｕｓｅ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄａｔａ—ｆａｌｓｅｌ ｔａｇ ｗｉｔｈ ｃｏｌｕｍｎ ｃｏｌｌａｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ｐｏｓｓｉｂｌｅ＝ｆａｌｓｅ”
ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｉｎ ｂｏｉｌｅｒ
ＬＥＩ Ｊｉｎ—ｌｉｌ，ＨＵＡＮＧ Ｚｅ—ｘｉａ２，ＡＮ Ｊｉｎｇ－ｙｕ３ （１．ＤｅｐＬ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ｅｌｅｃｔ．Ｅｎｇｎ．，ＢａＮｉ Ｕｎｉｖ．Ａｒｔｓ＆Ｓｃｉ．，ＢａＮｉ ７２１００７，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｏｌｌ．Ｙｕａｎｐｅｉ，Ｓｈａｏ】【ｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｏ对ｎｇ ３２１０００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｎ．，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００５４，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
万方数据
２３２
宝鸡文理学院学报（自然科学版）
２００８篮
设计一个模糊控制器时并不需要像设计数字控制器那 样，必须知道被控对象的传递函数的精确数学表达式，
而是根据模糊控制器的原理进行设计的口“３。
基于MATLAB的水箱水位模糊控制系统的设计
小相位特性、不稳定性、时滞和负荷干扰等。若采用单一的水位反馈控制难以达到预期的控 制效果,所以采用了仿人的模糊控制方法依据操作人员的现场经验制成模糊控制表,通过判 断水位的偏差及偏差变化率来控制输出,并易于在 PLC 上实现。模糊 PID 控制器的特点是在 大范围内利用模糊推理的方法调整系统的控制量 U，而在小偏差范围内转换成 PID 控制，两 者的转换根据事先给定的偏差范围自动实现[3]。这样做的好处是：既保证动态响应效果，又 能改善稳态控制精度。图 3 为模糊 PID 控制器的系统方框图。
r
+ _
PID 控制器 e
ec 模糊控制器 d/dt
e y
对象 U
变送器
图 3 模糊 PID 控制器系统方框图
其中，模糊控制器和 PID 控制器的切换是通过在 MATLAB 的 M 文件中事先设定误差 e 的 范围来自动实现的[4]。选取水位误差 e 的基本论域为[-10cm，10cm]，选取误差变化率 ec 的 基本论域为[-4，4]，选取控制量 u 的基本论域为[0，4000]。e、ec、u 的语言变量值分别 为：e={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，ec={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，u={NB，NM， NS，ZE，PS，PM，PB}。
在现代工业生产及日常生活中，有很多方面都会涉及到水位控制这个问题。而在绝大多 数情况下，我们是很难或是不可能得到被控对象的精确数学模型的，因此采用数学工具或计 算机仿真技术的传统控制理论已经无法解决此类系统的控制问题。[1]智能控制的概念主要是 针对控制对象及其环境、目标和任务的不确定性和复杂性而提出来的，而模糊逻辑控制则作 为一种新颖的智能控制方式越来越受到人们的重视。模糊逻辑控制是智能控制领域的重要发 展方向，模糊控制技术被称为“21 世纪的核心技术”。
基于模糊PID控制的锅炉炉温系统的设计
摘 要随着科学技术的日新月异，锅炉在生产中的应用越来越广泛,是工业生产中经常采用的一种设备。
在生产过程中,我们主要对温度、压力、流量进行控制。
而锅炉的温度控制在锅炉控制系统中的地位越来越突出。
由于锅炉温度系统惯性较大、滞后现象比较严重,干扰量较多,几乎无法建立其数学模型。
因此,对锅炉炉温的控制一直都是研究难点。
本文主要是对锅炉炉温系统进行控制。
如果选择传统P ＩD 控制方式,精度较低，控制效果不理想，所以考虑选择模糊控制。
研究模糊控制的基本原理，设计控制锅炉炉温的模糊控制器。
对锅炉的温度飞升曲线特点进行剖析，创建模糊控制规则表,并利用Matlab 软件中的Simulink 中模糊逻辑工具箱,仿真出锅炉的传统ＰI Ｄ曲线、模糊系统曲线。
根据仿真曲线结果计算系统的δ%和ss t ,在传统PID 控制中，计算结果不能同时满足控制的基本要求;当选择模糊控制的时候,δ%和ss t 都能满足控制的基本要求，但是系统极易出现稳态误差。
所以本论文是把传统ＰID 控制以及模糊控制组合到一起，设计一个参数自整定的模糊PI Ｄ控制器,将PID 的几个主要参数p K 、i K 以及 d K 进行自整定，利用S ｉm ｕlink 仿真出曲线,结果表明所设计的基于模糊ＰＩD 的锅炉炉温控制器能够满足锅炉炉温控制的基本要求。
在分析锅炉温度控制系统的基础上，选择 ＰＩC １6F87７A 单片机作为关键器件,完成温度的采集控制以及超限报警等基本功能,并把本文计算出的模糊 PID 算法与硬件相结合，设计主程序的流程图和基本电路。
ﻬAbstra ｃtBoi ｌer in th ｅ p ｒod ｕｃtion and life has b ｅe ｎ a ｐp ｌｉｅｄ mo ｒe and mor ｅ extensi ｖely wit ｈ ｔhe d ｅvelopment of the time ｓ， i ｔ is ａ devic ｅ ofte ｎ u ｓed in i ｎdu ｓt ｒial productio ｎ, a ｎd b ｏiler tempe ｒatu ｒe ｃont ｒol in ｔhe ｂoiler cont ｒo ｌ s ｙst ｅm is b ｅco ｍin ｇ more and m ｏre promin ｅnt. Temperat ｕｒe con ｔro ｌ s ｙｓte ｍ w ｉth larg ｅ ｉne ｒt ｉa,the s ｅrio ｕs delay a ｎd di ｆfi ｃｕlt 关键词：温度控制；模糊PID 控制；参数整定；锅炉tｏestａblish acｃurate mａtｈeｍaｔｉcal model. Ｔhe nｏｎlinear relａｔioｎｓhip ｅxisｔｓ.This papeｒisｍaiｎly on the boilｅr fuｒｎａｃｅｔeｍperature control．If t ｈe seleｃｔioｎof the trａdｉtioｎal PID control mode, ｔhe ａｃｃuｒacyｉs low ｅr，ｔhｅcontrｏｌeffeｃt is ｎｏｔideａl .We ｓhｏuldｃonsidｅr the opt ｉoｎof fuzzｙｃontｒol, thｅbａsiｃpriｎciple oｆthｅfuzｚy coｎtroｌ，desiｇｎｃｏntrｏｌoｆｂｏiler fｕｒnace tｅmｐeraｔure fuｚzy contｒolｌer. The fuzzｙｃｏntroｌrule table is ｅstablｉｓhｅd through anａlysing the chａrａｃteｒｉsｔｉc of the eleｃｔric boｉler temｐerature in thｅthｅsis. Iｎｔhis ｔhesｉs, simulatｉｏｎof ＰID conｔroｌsyｓｔem aｎd fuｚzy cｏntroｌsｙｓtｅm uｓinｇSimｕlinｋand MATLAB fuzzy ｌｏgic tools.Ｔhｅresｕｌts shｏｗthat the reguｌａtion tｉme and ｏvershｏot ofｔhｅPＩＤsystemｃan ｎot bｅａcｈieｖed by tｈe cｏntrol ｓyｓtｅm. When the fuzzy ｃｏntrｏl, the adｊｕsｔｍeｎt tｉmeａｎd tｈe ovｅrshooｔｃan achｉeve ｔｈe noｒｍ, ｂut the ｓyｓｔem iｎduced ｓteadｙ-ｓtateｅrror. So there is a new wａy tｏcombｉnｅtoｇeｔｈer. Ｔｈe ｐatametｅｒs of Ｋｐ，Kｉand Kｄａre adjｕst bｙfｕzzｙinｆerｅnce. The expｅｒimｅntal reｓults shoｗtｈａt tｈe fｕzzy ＰID ｐarａｍetｅr sｅlf-ｔuｎiｎｇｃｏnｔrolleｒisｔhe perfoｒｍance indeｘofｔｈe sysｔeｍ.Analｙsis of boiｌer tempｅｒature ｃｏntroｌsystem, ｔhe ＰIC16F8７７A miｃrｏcｏntrollｅｒiｓcｈosｅｎａｓthe main comｐｏｎent tｏdesiｇn tｈe ｔempeｒatｕre,andｔhｅbａｓic functｉon of the cｏｌlｅction ａnｄcoｎtrol of the tempｅrａｔure ｉs cｏmｐｌeｔeｄ. Aｎd tｈe ｐaper calculａtes the fｕzzｙPID algorｉthm addeｄtoｔhｅhａrdware desｉｇn, thｅdｅsign oｆthe main prograｍflow charｔａｎｄbaｓiｃｃirｃｕit.Key Words：temperature control; fuzzy PID control; parameters tuning; simulation目录摘要 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
锅炉汽包水位的模糊控制系统的设计
诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。
与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。
若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：年月日锅炉汽包水位的模糊控制系统设计摘要汽包水位是锅炉运行的重要指标。
保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。
水位的过高、过低都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不得的影响。
过高，饱和水蒸气将会带水过多，导致过热器管壁结垢并损坏，进而进入汽轮机的蒸汽带液损坏汽轮机叶片，产生安全事故；反之，水位过低，汽化过快，锅炉供水不足，致使水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。
锅炉汽包水位的控制又比较复杂，其中存在的虚假液位、滞后性、不易检测性等等又使传统控制很难达到较为完善的控制要求。
针对锅炉汽包水位存在虚假水位、控制系统复杂、具有滞后性、难以检测等特性，及采用传统PID控制时，效果不佳，如果控制不及时，甚至会产生安全事故的情况。
同时对比模糊控制的发展现状，可发现其适应性好、鲁棒性强、控制精度高等优势，所以本文设想在传统PID控制中引入模糊控制，改善汽包水位控制系统的静态和动态特性，使汽包水位恒定在一定范围之内，杜绝安全隐患，实现锅炉汽包水位的更精确、更有效的智能控制。
关键词：锅炉汽包水位模糊控制 Matlab仿真设计 PIDThe Suzzy Control Design about Boilder Drum Water LevelSystemAbstractThe drum water level is an important index of boiler operation. Keep the water level in certain scope is to ensure the safe operation of the boiler in the workplace. The low water level higher, and will give boiler and steam the safety of users may not bring the influence of the operation. Too high, saturated steam will bring too much water, resulting in superheater tube wall scaling and damage, and then into the steam turbine with liquid damage turbine blade, produce safety accident; Conversely, low water, vaporizing too fast, boiler water supply shortage, the water wall burn out, and even cause an explosion.The boiler drum water level control and more complex, the existing false liquid level, lagging, easily tested, and so on and that traditional control of it is difficult to reach a perfect control requirements.For boiler drum water level has false water level and control system with delay and complex, difficult to testing and other characteristics, and adopts the traditional PID control, the effect not beautiful, if not in time control, even can produce safety accidents. At the same time compared to current situation of the development of the fuzzy control, find the good adaptability, and robust, control precision higher advantage, so this paper in the traditional PID control idea introducing fuzzy control, improve the drum water level control system static and dynamic characteristics of the drum water level constant in certain limits, eliminate hidden dangers, realize the boiler drum water level of more accurate, more effective intelligent control.Key words:Boiler Drum Water Level Fuzzy Control Design Matlab PID目录前言 (1)第1章锅炉相关控制与前景 (2)第1.1节概述 (2)第1.2节锅炉设备的控制任务 (2)第1.3节研究状况 (3)第2章锅炉汽包水位的控制 (5)第2.1节汽包水位的动态特性 (5)第2.2节汽包水位的几种常规控制方法 (7)第3章模糊控制原理 (12)第3.1节模糊控制的形成与提出 (12)第3.2节模糊控制的优缺点 (13)第3.3节模糊控制的基本原理 (14)第4章锅炉汽包水位的模糊控制系统设计与仿真 (23)第4.1节输入输出变量的选择 (23)第4.2节隶属函数的选择 (25)第4.3节模糊规则表的建立 (26)第4.4节合成推理算法 (29)第4.5节模糊控制表 (32)第4.6节控制参数的自整定 (34)第5章模糊PID控制的MATLAB仿真 (35)第5.1节仿真流程图 (35)第5.2节模糊控制器模块的建立 (36)第5.3节仿真模型的建立 (37)第5.4节模糊PID控制与常规PID控制仿真的比较 (39)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)前言锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备为确保安全稳定生产对锅炉的自动控制十分重要其中汽水位是一个非常重要的被控变量由于锅炉的水位调节过程难以建立数学模型具有非线性不稳定性时滞等特点传统的锅炉水位三冲量控制系统大都采用PID控制其控制效果还可以进一步提高而模糊控制不要求知道被控对象的精确数学模型只需要操作人员的经验知识及操作数据鲁棒性强非常适合用于非线性滞后系统的控制但其静态性能不能令人满意限制了它的应用为消除模糊控制的稳态误差采用Fuzzy-PID控制是常用的一种方式，所以本论题具有一定的现实意义。
锅炉水位模糊控制仿真与研究
锅炉水位模糊控制仿真与研究摘要：锅炉属于我国工业生产与生活上应用面最广、数量最多的生活设备之一。
其中，锅炉的水位控制环节是锅炉控制系统当中的一个十分重要的环节。
保证锅炉的水位是否处于一个标准的范畴之内，对于锅炉是否能持续的安全可靠的工作是一个关键保障。
也是对锅炉能不能够正常生产工作的一个重要考察。
锅炉的汽包水位系统具有强非线性，时变大，强耦合，多哥变量等一些复杂特性。
在构建锅炉汽包的水位调节的数学模型基础上，应用模糊控制理论来设计锅炉汽包水位控制系统。
应用模糊控制来控制锅炉水位。
同时，介绍了控制器的构建和仿真分析。
MATLAB上位机用于水位控制系统的仿真。
模糊控制算法与传统方法的结果显示，模糊控制器明显的改善了锅炉水位控制系统特性。
所以，完成了锅炉汽包水位的最优实时控制。
基于模糊控制的应用，本课题设计了一种模糊控制器。
同水平PID控制器与单级PID控制器比较，状态水平控制器由于具有较小的超调量，较短的建立时间等特点。
更加适用于锅炉液位控制。
工业锅炉的汽包水位控制是锅炉控制系统中主要技术指标之一。
由于假水位现象（FWL），根据人工调整中的人为思维过程，引入了三个测量信号，即鼓水位，供水流量和蒸汽流量，并采用模糊控制算法计算控制体积，构成前向级联三脉冲模糊控制系统。
基于MA TLAB的建模和仿真结果表明，该算法比传统PID控制具有更好的效果。
关键词：锅炉水位，模糊控制，MATLAB仿真AbstractBoiler is the most extensive and largest number of thermal equipment in industrial production and life in China. In the boiler control, the boiler water level control system is the most important link. Maintaining the boiler water level within the specified range is a necessary condition for ensuring the safe production and operation of the boiler, and is also one of the main indicators for the normal production and operation of the boiler. The water level of the boiler drum has nonlinear, time-varying, strong coupling, multi-variable and other complex characteristics. On the basis of establishing the mathematical model of boiler drum water level adjustment, the fuzzy control theory is used to design the boiler drum water level control system, and the fuzzy control is used to control the drum water level. At the same time, the design and simulation analysis of the controller are described. MATLAB software is used for verification and simulation of water level control systems. The comparison between the fuzzy control method and the traditional method shows that compared with the PID control, the fuzzy control significantly improves the static and dynamic characteristics of the drum water level control system. Therefore, the optimal real-time control of the water level of the boiler drum is achieved.Based on the application of fuzzy theory, this paper designs a state-level fuzzy controller for marine steam power system. Compared with the horizontal PID controller and the single-stage cascade PID level controller, the state level controlleris more suitable for the marine booster boiler liquid level control due to its smaller overshoot and shorter settling time. Industrial boiler drum water level control is one of the main technical indicators of the boiler control system. Due to the false water level phenomenon (FWL), according to the artificial thinking process in the manual adjustment, three measurement signals, namely the drum water level, the water supply flow rate and the steam flow rate, are introduced, and the control volume is calculated by the fuzzy control algorithm to form the forward cascade three pulses. Fuzzy control system. The modeling and simulation results based on MA TLAB show thatthe algorithm has better effect than traditional PID control.Keywords: Boiler water level, fuzzy control, MATLAB simulation目录1绪论 (5)1.1 研究背景及意义 (5)1.2 国内外研究现状 (6)1.3本文安排 (6)第2章锅炉水位控制系统介绍 (8)2.1 锅炉系统的组成 (8)2.2 传统控制方法 (8)2.3 现代控制方法 (9)3.模糊控制器设计 (10)3.1 锅炉水位模糊控制原理 (10)3.2 建立模糊关系 (11)3.3 状态点的设定 (12)4.仿真分析 (13)4.1 MATLAB软件平台介绍 (13)4.2 动态数学模型建立 (14)4.3 汽包水位数学模型 (15)4.4 水扰动实验 (17)5.总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)1绪论1.1 研究背景及意义锅炉工业是我国的传统大型的行业之一。
余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计
余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计余热锅炉是一种利用工业废气和废热进行热能回收的设备。
在余热锅炉中，水位的控制对于保证设备的正常运行和安全性非常重要。
传统的水位控制方法可能受传感器精度、水位变化迟滞等因素的影响，导致控制系统的性能不佳。
本文将介绍一种基于模糊自适应控制的余热锅炉水位控制系统设计。
我们需要明确余热锅炉水位的变化规律。
由于锅炉中工艺参数的变化以及水位控制系统的响应延迟，水位的变化呈现一定的滞后性。
而传统的控制方法往往只关注当前水位值，无法充分考虑到滞后性对系统性能的影响。
我们需要引入模糊控制的思想，考虑滞后性对水位控制的影响。
我们需要建立水位控制系统的数学模型。
根据余热锅炉的工作原理和物理特性，可以建立锅炉水位与进出水量、蒸汽流量等参数之间的关系模型。
然后，根据模型，我们可以设计合适的模糊控制器。
在模糊控制器的设计中，我们首先需要确定输入和输出的模糊集合。
输入模糊集可以选择水位误差和水位变化率两个指标，输出模糊集可以选择调节阀的开度。
然后，我们需要确定模糊规则库，即每个输入模糊集对应的输出模糊集和控制规则。
针对余热锅炉水位的滞后性问题，我们还可以引入自适应控制的思想。
通过引入自适应机制，可以根据实际的水位变化情况自动调整模糊控制器中的参数，以提高控制系统的性能。
我们需要对设计的控制系统进行仿真验证。
通过建立仿真模型，可以模拟不同工况下的水位控制过程，并进行性能评价和参数调优。
通过仿真验证，可以验证所设计的模糊自适应控制系统的有效性和可行性。
基于模糊PID控制的锅炉汽包水位控制系统的研究
摘要本文首先分析了影响汽包水位的各种干扰因素，并对汽包水位的动、静态特性进行分析。
介绍了传统的PID控制方式，由于锅炉汽包水位控制系统的调节器的输入端常加有三个不确定的输入量，极易引起水位控制偏差。
所以本文提出了两种消除水位偏差的方法：辅助信号自消方法和辅助信号对消方法。
采用辅助信号蒸汽流量和给水流量对消方法消除水位偏差，根据锅炉汽包水位控制实际要求，采用模糊PID控制，用MATLAB中的SIMULINK仿真工具箱设计了二输入单输出模糊控制器对锅炉汽包水位进行在给定值下仿真。
并用常规PID和模糊PIDF方法去控制汽包液位，对比两种控制策略下的防真图像，仿真图像表明后者的抗干扰能力和鲁棒性更好，可以保证水位的稳定，并且能有效解决用常规PID无法解决的“虚假液位”问题。
最后简单介绍几种由汽包水位测量方法及测量误差带来影响、及消除方法，通过现场实例解决了汽包水位测量不准的问题，减少了由于水位测量误差给汽包水位带来的不利影响。
关键词：汽包水位、虚假液位、PID控制、模糊PID控制、水位测量误差AbstractThis article first analyzes the impact of the drum water level of the various interfering factors,and drum water level of the dynamic and static analysis features.Introduced the traditional PID control,due to the boiler drum water level control system input regulator has three regular increase of the input uncertainty is very easy to control the deviation caused by the water level.Therefore,this paper two methods to eliminate the water level deviation: auxiliary signal from the elimination method and auxiliary signal cancellation method. The use of auxiliary steam flow signal and water flow rate on the elimination method to eliminate the water level deviation of the boiler drum water level control in accordance with practical requirements, the use of fuzzy PID control, the use of MATLAB simulation toolbox SIMULINK design two-input single-output fuzzy controller on the boiler drum the waterlevel to the next value in a given simulation. Using conventional PID and fuzzy control approach to PIDF drum level,compared to two control strategies of anti-real images,simulation images show that the latter's anti-interference ability and robustness better, can guarantee the stability of the water level, and can effectively solution can not be resolved with conventional PID "false level" problem.Finally, a brief introduction by the drum water level of several measurement methods and about the impact of measurement error, and the elimination method, through on-site example of the drum water level measurement solution to the problem of not allowed to reduce measurement error due to the water level to the negative drum water level impact.Key words: Drum water level、PID control、fuzzy PID control,、water level measurement error第一章绪论1.1 课题背景与意义目前，我国现有工业锅炉几十万台，各种工业炉窑十万余台。
基于 MATLAB 的锅炉液位模糊控制系统设计
基于 MATLAB 的锅炉液位模糊控制系统设计摘要：本文首先介绍了锅炉控制系统的基本结构特性，分析了锅炉液位控制具有非时变和滞后性等特征，采用模糊控制技术来实现对锅炉液位实时跟踪控制，试验仿真结果表明，模糊控制系统能够较好的获取液位控制系统的动态和静态性能，体现了该控制系统的可靠性和优越性，为工业生产应用提供相应的理论。
关键词：模糊控制；锅炉液位；模糊控制器；跟踪控制；MATLAB在工业控制过程中，锅炉是电厂和化工厂等行业领域常见的生产蒸汽的机械设备，在控制系统中作为被控对象，其输出参数主要为液位，液位是一个关键的控制技术因素，锅炉液位控制系统存在非线性，滞后，耦合等特征，不易获取精确数学模型，因此，基于研究单变量、时不变和线性控制系统的经典控制理论方法是不能够满足控制系统要求，难以表达和处理这类不确定性，不完全性和时变性系统，不能较好地获取液位控制系统的静态和动态性能。
模糊控制以不清楚控制对象，把控制对象的操作经验用语言表述为模仿人模糊规则送入机器中完成对系统的自动控制的实现，让计算机能够识别判断，认识和处理及其利用，它可脱离控制系统的数控模型而是依赖于各类设定的模糊规则，模糊控制技术在非线性复杂动态控制系统能获取阻尼参数性能和减少响应过度超调，体现出了应用的优越性，实现了对控制系统更精细，更高效和更可靠的控制[1]。
1.锅炉液位控制系统的基本结构及工作原理1.1 锅炉液位控制系统的基本结构锅炉液位控制系统一般由锅炉，调节器，调节阀，省煤器及汽鼓等部件构成。
在生产蒸汽过程中，为保证锅炉正常运行，就需控制其液位为正常设定值。
锅炉液位过高，则易使蒸汽带水溢出锅炉带来危险；而锅炉液位过低，则易烧干锅导致严重的机械故障，损害设备及发生事故[2]。
当蒸汽的耗汽量与锅炉进水量相等时，液位保持为参考值，当锅炉的给水量不变，蒸汽负荷突然增加或减少时，液位也随之发生相反的变化，从而导致锅炉液位发生变化，不论出现什么情况，锅炉液位参考值与实际值之间存在一定的误差，可认为，控制器均可控制，去开大或关小给水阀门，使液位保持恒定[2]。
模糊控制-水位控制系统设计
模糊控制——基于matlab的锅炉水位控制系统设计郑州大学物理工程学院测控技术与仪器1班杜佰林20102240103一、应用背景由于锅炉水位具有大滞后、多变量、强耦合等非线性特性，因此采用经典控制理论和现代控制理论的控制方法都不能取得理想的控制效果。
针对锅炉水位的实际运行情况，采用模糊控制策略，设计了锅炉水位的模糊控制系统，并且使用MATLAB时，主要使用模糊逻辑工具箱构建模糊控制器，使用进行SIMULINK动态仿真技术。
二、锅炉水位动态特性锅炉给水控制系统的操作变量是给水流量，主要是使水位维持在给定的范围内。
给水流量增加后，就从原来有饱和水中吸收部分热量，这使得水位下汽包容积有所减少，当水位下汽包的变化过程逐渐平衡时，水位的变化就完全反应了汽包储水量增减。
当给水量做阶跃变化时，汽包水位在起始状态不会立即增加，而要呈现出起始惯性段，水位H与水流量W之间的传递函数类似于一个积分环节和时滞环节的串联。
系统特性可表示为：式子中，s为拉式算子；k为给水流量改变单位流量时水位的变化速度；T为时间常数。
由于所选用的锅炉的供气量是120t/h，依据此项指标，选用液位变送器的量程160mm 流量计的量程为150t/h，水流量与水位的传递函数为：三、模糊控制系统结构模糊控制系统是一种自动控制系统，它以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑的规则推理为基础，是采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。
因此，模糊控制系统的组成具有常规计算机控制系统的结构形式，通常由模糊控制器、输入/输出接口、执行机构，被控对象和测量装置五部分组成.从理论上讲,模糊控制器的维数越高,控制越精细.但是维数太高,模糊控制规则变得过于复杂，控制算法的实现相当困难。
因此，目前被广泛采用的均是二维模糊控制器。
本设计的锅炉水位模糊控制系统也采用二维结构。
锅炉水位的模糊变量：水位误差为e，水位误差变化率ec作为模糊控制器的输入变量，模糊控制器的输出变量控制直流伺服电动机SM两端电枢电压的大小和极性。
毕业设计(论文)-基于模糊控制算法的锅炉燃烧控制系统的研究模板
基于模糊控制算法的锅炉燃烧控制系统的研究摘要模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的新型计算机控制方法。
由于它不依赖于被控对象的精确数学模型，而是模拟人的思维方式来实施控制，因而对于锅炉燃烧的控制就具有了传统PID控制所无法比拟的自适应能力。
本文以2台50t/h燃煤锅炉的燃烧控制为课题，以改进原有PID控制为目的，以当前发展比较迅速的模糊控制理论为手段，提出了采用8051单片机控制变频器改变给煤机、引风机和送风机转速的设计方案，实现了燃烧过程的计算机控制。
系统对锅炉燃烧进行监控，通过传感器采样信号，计算是否达到最佳含氧量、最佳风煤比，来控制给煤量、引风量和送风量，使燃烧达到最佳热效率和提高锅炉运行的经济效益。
用MATLAB对应用模糊自整定PID控制器的锅炉燃烧控制系统模型进行仿真研究。
针对锅炉这种具有非线性、参数不稳定、难以建立精确数学模型的控制对象，采用传统的PID控制，效果不佳。
结合模糊控制理论和PID控制，本文提出用模糊自整定控制器实现对锅炉的控制。
并利用MATLAB仿真工具对模糊自整定PID控制器的性能作了初步研究。
仿真结果表明，明显优于传统PID控制，具有超调量小、过渡时间短、稳定性好、适应性强等特点，能够达到预期的控制效果。
关键词：锅炉；模糊自整定控制；单片机；系统仿真Research On The Boiler Burning Control System Based On Fuzzy Control AlgorithmAbstractFuzzy control is a fuzzy set theory，fuzzy linguistic variables and fuzzy logic mathematical basis of the new computer-controlled method. Because it does not rely on accurate mathematical model of the controlled object，but simulate human thinking to implement a control，thus for boiler combustion control is having the adaptability of traditional PID control can’t match.In this paper，two 50t/h coal-fired boilers’ burning control system was studied as its thesis，the primary PID controller was improved as its purpose，and fuzzy control theory developed rapidly at Present was applied as its means. The design scheme is that controlling transducers change rotate speed of supplying coal electromotor，fan，and blower using 8051 micro-controller. It realized computer control of burning process. This system finished supervisory control of boiler burning，sampled signals through sensor and calculated the signals whether reached the best content of oxygen and the best wind-coal ratio. Using it controls the quantity of coal，entering wind and sending wing for reaching the best thermal efficiency of burning and improving economy benefit of boiler running. Simulation of boiler burning control system was also performed to study the controller’s self-adaptive fuzzy control by MATLAB.Aiming at the nonlinear object of boiler with instability parameter and difficult building math model，using traditional PID controller can’t reach the best effect. Combining fuzzy control theory and PID control，an adaptive controller to control boiler is proposed in this paper. And the capability of the self-adaptive fuzzy controller was studied using MATLAB simulation. Simulation result shows Fuzzy-PID is better thanPID controller. Fuzzy-PID has many characteristics，such as small exceeded value，short transition，better stability and strong adaptability etc，and can reach anticipative control effect.Keywords：boiler；self-adaptive fuzzy controller；SCM；simulation目录摘要 .................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................. I I 第1章绪论 .. (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究对象及设计内容 (2)第2章链条燃煤锅炉的控制 (4)2.1 链条燃煤锅炉系统的简介 (4)2.1.1 燃煤链条锅炉的结构 (4)2.1.2 锅炉工作过程 (5)2.1.3 锅炉的主要控制系统 (6)2.2 锅炉燃烧系统的动态特性 (6)2.2.1 燃料传送过程 (6)2.2.2 燃料燃烧过程 (7)2.2.3 蒸汽形成过程 (7)2.3 锅炉供暖系统的控制要求 (7)2.4 锅炉燃烧控制系统框图 (9)2.4.1 给煤调节系统的设计 (9)2.4.2 送风调节系统的设计 (12)2.4.3 引风调节系统的设计 (13)2.4.4 炉膛负压调节系统 (14)2.5 计算机控制系统 (14)2.5.1 计算机控制系统一般概念 (14)2.5.2 计算机控制系统设计原理 (15)第3章控制算法 (16)3.1 引言 (16)3.2 PID控制 (16)3.3 模糊控制 (18)3.3.1 模糊控制器 (18)3.3.2 模糊控制系统原理框图 (20)3.4 模糊—PID复合控制 (20)3.4.1 PID参数模糊自整定控制原理 (21)3.4.2 PID参数Fuzzy整定模型 (22)3.4.3 模糊自整定PID控制器 (23)3.5 简化的模糊—PID控制 (24)3.5.1 二维模糊控制 (25)3.5.2 三维模糊控制 (26)3.6 链条锅炉燃烧控制方案 (27)第4章系统硬件设计 (29)4.1 硬件结构 (29)4.2 系统功能 (30)4.3 硬件配置 (31)第5章软件设计 (35)5.1 软件设计原则 (35)5.2 软件实现功能 (35)5.3 主程序流程图 (36)5.4 锅炉点火子程序 (37)5.5 A/D采样子程序流程图 (38)5.6控制算法子程序流程图 (39)第6章系统仿真 (40)6.1 仿真工具介绍 (40)6.2 供暖锅炉燃烧控制系统仿真 (40)第7章结论 (43)7.1 设计完成的主要工作 (43)7.2 尚待完善的工作 (43)参考文献 (44)谢辞 (45)第1章绪论1.1引言随着城市建设的迅速发展，北方地区冬季供热面积的不断扩大，如何科学有效的控制和管理供热系统，提高供热的经济效益和社会效益，成为当前急需解决的重要课题。
锅炉水位常规PID、神经网络PID模糊PID控制的仿真分析智能控制作业(控制理论与控制工程专业)
锅炉水位常规PID、神经网络PID 模糊PID控制的仿真分析控制理论与控制工程姓名：学号：10摘要本文首先分析了影响锅炉汽包水位的各种干扰因素，并对汽包的结构及水位的动、静态特性进行分析。
介绍了常规的PID控制方式，由于锅炉汽包水位控制系统的调节器的输入端常加有不确定的输入量，极易引起水位控制产生偏差，所以本文提出了采用BP神经网络PID、模糊PID，来消除锅炉汽包水位偏差。
并用MATLAB对BP神经网络PID、模糊PID、常规PID对锅炉汽包水位控制进行仿真，对比三种控制策略下的仿真曲线，仿真结果表明模糊PID、BP神经网络PID的响应速度快，调整时间少，抗干扰能力和鲁棒性更好，可以保证锅炉汽包水位的稳定。
关键词：汽包水位、PID控制、模糊PID控制、BP神经网络PID控制、MATLABAbstractThis paper first analyzes the influence of boiler liquid level of interference factors, and drum water level dynamic and static characteristics are analyzed. This paper introduces the traditional PID control method, because the boiler drum water level control system often add some uncertain inputs, it easily cause water level control produces deviation. So this paper proposes using BP neural network PID, fuzzy PID, to eliminate the boiler drum water level deviation. With MATLAB on BP neural network PID, fuzzy PID simulation of boiler drum water level. And the conventional PID and fuzzy PID, BP neural network PID method to control the drum liquid level, compared to three control strategy simulation shows that fuzzy emulated images image, PID, BP neural network PID response speed, less response time, anti-jamming and robustness, can guarantee the stability of the boiler liquid level.Keywords: the drum water level, PID control, fuzzy PID control, BP neural network PID control, MATLAB目录1、选题意义 (5)2、常用锅炉汽包水位方案及问题 (5)3、汽包水位控制的研究现状 (6)4、汽包水位系统的组成 (6)4.1汽包的作用 (6)4.2汽包水位系统 (7)5、汽包水位常规PID控制的仿真分析 (7)6、汽包水位神经网络PID控制的仿真分析 (9)7、汽包水位模糊PID控制的仿真分析 (12)8、常规PID、BP神经网络PID、模糊PID对锅炉水位的抗扰动仿真分析 178.1对锅炉汽包水位加阶跃扰动 (17)8.2对锅炉水位加白噪声扰动 (18)9、结论 (20)10、参考文献 (21)11、控制程序附录 (22)1、选题意义锅炉是一种既受压又直接受火的重要设备，是火力发电厂三大主机之一，而且还是轻工业生产过程中的热源和动力源，如为蒸馏、干燥蒸发等提供热能，为风机、泵类提供动力。
电厂锅炉水位串级控制系统设计答辩稿
双冲量控制系统
单级三冲量水位控制系统
从图中可以看出，调节器接受三 个信号(H,W,D),其输出通过执行结构去 控制给水流量W，其中水位H是主要控 制信号，水位高时应减少给水流量，水 位低时应增加给水流量。蒸汽流量D和 给水流量W的变化是引起水位变化的主 要原因（扰动信号），它们分别作为水 位控制的前馈信号和反馈信号。当D改 变时，调节器动作。适当地改变给水量 W，保证D和W比值不变；而当W自发 地改变时，PID也立即动作使W恢复原 来数值，有效地控制水位的变化。
2. 保持稳定的给水量.稳定工况下,给水量不 应该时大时小地剧烈波动,否则,将对省煤器和给水 管道的安全运行不利。
汽包炉给水控制对象的结构系统
给水控制对象的动态特性
给水量扰动下水位变化的动态特性
从物质平衡的观点来看，加大了给水 量G，水位应立即上升，但实际上并不是这 样，而是经过一段迟延，甚至先下降后再 上升。这是因为给水温度远低于省煤器的 温度，即给水有一定的过冷度，水进入省 煤器后，使一部分汽变成了水，特别是沸 腾式省煤器，给水减轻了省煤器内的沸腾 度，省煤器内的汽泡总容积减少，因此， 进入省煤器内的水首先用来填补省煤器中 因汽泡破灭容积减少而降低的水位，经过 一段迟延甚至水位下降后，才能因给水量 不断从省煤器进入汽包而使水位上升。在 此过程中，负荷还未发生变化，汽包中的 水仍然在蒸发，因此水位也有下降趋势。
控制锅炉水位的意义
锅炉的控制系统中汽包液位是工业锅炉安 全运行的一个十分重要的参数，是自动控制的 重要环节，汽包液位保持在规定范围内是保证 锅炉正常运行的必要条件。“虚假水位”现象 给水位控制带来了困难和挑战，所以要对锅炉 水位进行控制，以保证锅炉能安全、可靠、有 效地运行。
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统设计
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计目录摘要 (1)Abstract (2)1 概述 (3)1.1过程控制 (3)1.2串级控制系统 (5)1。
3 MATLAB软件 (6)1。
4 MCGS组态软件 (7)2 PID控制器原理 (9)2.1 PID控制器简介 (9)2。
2 PID控制系统 (10)2.3 PID控制参数的整定及方法 (11)2。
3。
1 PID控制参数的整定简介 (11)2。
3.2 PID控制参数整定方法 (11)3 建立被控对象模型 (14)3.1 被控对象建模 (14)3.2 测量被控对象阶跃响应曲线 (15)3。
3求取被控对象传递函数 (16)4 控制方案的设计及仿真 (21)4.1 设计控制系统框图 (21)4.2 Simulink控制系统仿真 (22)4.3仿真结果分析 (23)4。
4 串级控制与单回路控制系统抗干扰性能仿真 (25)5 结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录：英语资料及译文 (31)摘要本设计针对锅炉温度控制问题，综合应用过程控制理论以及近年来兴起的仿真技术、计算机远程控制、组态软件，设计了锅炉温度流量串级控制系统.首先，通过实验法建立锅炉的数学模型，得到锅炉温度与进水流量之间的传递函数，通过对理论设计的控制方案进行仿真，得到较好的响应曲线，为实际控制系统的实现提供先决条件。
其次，使用智能仪表作为控制器，组建现场仪表过程控制系统，通过参数整定，得到较好现场控制效果。
再次,实现积分分离的PID控制算法。
关键词：水温流量串级控制系统 PID控制仪表过程控制系统计算机过程控制系统AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level’s concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank’s liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model， and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next，I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system。
基于MATLAB的锅炉水位控制系统设计和分析
摘要锅炉是化工、炼油、发电、造纸和制糖等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。
锅炉往往成了不少工厂不可或缺的一部分。
因而，对锅炉设备中的自动控制系统进行分析研究是必要的。
锅炉是工业生产过程中重要的动力设备。
锅炉水位控制系统是锅炉生产控制系统中重要的环节，对锅炉生产操作如果不合理往往会引起事故。
这些事故中大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性；汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。
汽包水位的控制大多采用PID控制方式，PID控制器参数的整定是在获取对象数学模型的基础上，根据某一整定规则来确定的，能进行在线调整，以适应锅炉汽包水位这样一个复杂多变的控制系统。
本文应用控制技术，设计了一种三冲量PID控制器，对锅炉汽包水位进行控制，实现了锅炉汽包水位的自动调节。
并利用 MATLAB对控制系统进行仿真；结果表明，PID 控制技术响应速度快、精度高，同时对虚假水位有较好的控制效果。
关键词：PID控制；MATLAB；仿真；锅炉汽包水位AbstractThe boiler is absolutely necessary significant power plant of industry productions process such as the chemical industry,heat edible oil,generation of electrical energy,pap ermaking and refines sugar and so on .As a result,it is indispensable systematically to analyze research to the automatic control in the boiler installation.The boiler is the Power Plant that the whole factory,.Segment that the boiler wate r level control system is the most significant in the boiler.To boiler production operati on,if unreasonable will often cause the accident. The majority of these accidents are b oiler water monitor causing improper, obviously the importance of boiler drum water l evel control in the Boiler device control system.Drum water level is too high or too l ow,the consequences are very serious,so the water level must be tightly controlled.The traditional control mode of the drum water level mostly uses PID.PID tunin g parameters to obtain the object is based on the mathematical model,based on a tuni ng rules to determine,on-line can be adjusted to suit the boiler drum level control suc h a complex system.In this paper,control technology,the design of a three impulse PID on boiler drum level control to achieve the automatic adjustment of boiler feed water.And control syst ems using MATLAB simulating;results show,PID technology,fast response,high accuracy, while false water level has good control effect.Keyword:PID;MATLA;boiler feed water;simulating目录1 绪论 01.1 课题背景 01.2 锅炉控制系统 (1)1.2.1 锅炉概述 (1)1.2.2 锅炉控制系统的分类 (2)1.2.3 给水调节的任务 (2)1.3 控制方法的分类 (3)1.4 自动控制方法的发展及现状 (4)1.5 控制方法存在的问题和解决方向 (4)1.6 本文研究的目的和意义 (4)2 PID控制算法的理论基础 (6)2.1 PID控制器发展及应用 (6)2.2 PID控制器的结构 (6)2.3 PID控制器的分类 (8)2.4 PID控制的优缺点 (9)2.5 智能整定 PID 参数 (10)3 MATLAB仿真简介 (12)3.1 仿真环境简介 (12)3.2 MATLAB的新特点 (13)3.3 MATLAB7使用 (13)3.3.1 MATLAB7的安装 (13)3.3.2 MATLAB的编程环境 (14)3.4 MATLAB的仿真实例 (17)3.4.1 MATLAB仿真实例一 (17)3.4.2 MATLAB仿真实例2 (18)3.5 PID 控制器的MATLAB仿真 (19)3.5.1 系统仿真模型的建立 (19)3.5.2 PID控制系统的模型图 (19)4 锅炉汽包水位的动态设计 (23)4.1 锅炉设备的控制 (23)4.1.1 锅炉设备的主要控制要求 (23)4.1.2 锅炉控制的主要控制系统 (23)4.2 工业锅炉汽包水位控制系统 (24)4.2.1 锅炉汽包水位的结构图 (24)4.3 汽包水位在扰动作用下的动态特性 (26)4.3.1 汽包水位在给水扰动作用下的动态特性 (26)4.3.2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性 (27)4.4 汽包水位的控制方法 (29)4.4.1 单冲量控制 (29)4.4.2 双冲量控制 (30)4.4.3 三冲量控制 (30)4.5 串级控制简介 (30)4.5.1 串级控制系统的结构 (30)4.5.2 串级控制系统的特点 (31)4.5.3 串级控制系统的设计 (31)5 控制方案 (34)5.1 硬件选型 (34)5.1.1 PLC及相关模块选型 (34)5.1.2 变频器的选型 (34)5.1.3 水位变频器的选型 (35)5.1.4 流量传感器的选型 (36)5.1.5 变压器的选型 (36)5.1.6 汽包水位控制系统的流程图 (37)5.2 串级控制系统参数的整定 (37)5.3 三冲量控制系统的参数整定 (38)5.3.1 汽包水位控制系统的参数整定 (38)5.3.2 副回路参数整定 (39)5.3.3 主回路参数整定 (40)5.4 三冲量控制系统仿真分析 (42)6 MATLAB仿真程序设计 (44)6.1 三冲量控制系统（采用串级控制）仿真程序 (44)6.2 仿真结果 (46)6.3 主回路MATLAB仿真程序（PID控制） (47)结论 (49)致谢 (50)参考文献 (51)附录A 英文文献 (52)附录B 中文文献 (60)1 绪论1.1 课题背景锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备，是化工、炼油、发电、造纸和制糖等工业生产过程必不可少的重要动力设备。
基于MATLAB的锅炉水位模糊控制系统的设计和分析答辩稿
• 第一部分
• 第二部分
• 第三部分 分析
绪论 控制方法分析 锅炉汽包水位系统特性与控制策略
• 第四部分 锅炉汽包水位控制方法设计与仿真 研究
• 第五部分 总结与展望
• 主要内容 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。
• 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。
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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。
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感谢您的欣赏！
0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?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
余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计
余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计一、引言余热锅炉是在工业生产中广泛应用的一种环保节能设备，它可以通过利用废热来产生蒸汽，从而帮助工厂节约能源成本。
在余热锅炉的运行过程中，水位控制是一个非常重要的参数，它直接影响锅炉的安全运行和蒸汽的质量。
在传统的水位控制系统中，存在着一些问题，比如对于水位变化的迟滞响应、外部环境干扰等。
设计一种水位模糊自适应控制系统对于提高余热锅炉的运行效率和安全性具有重要意义。
二、余热锅炉水位控制系统现状分析目前，余热锅炉水位控制系统主要采用PID控制算法。
PID控制器通过对水位变化进行反馈调节，来维持余热锅炉的水位在设定值范围内。
在实际应用中，PID控制系统存在着几个问题：一是对于水位变化的迟滞响应，即当水位出现波动时，PID控制器的调节过程需要一定的时间才能达到稳定状态；二是受外部环境干扰较大，比如给水泵的启停、排水泵的启停等，都会对水位控制系统产生干扰，影响系统的稳定性和可靠性。
三、模糊自适应控制原理模糊自适应控制是一种结合模糊控制和自适应控制的方法，它能够在控制系统中实现对于未知系统参数的自动调整，并且具有较好的鲁棒性和适应性。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过对输入输出之间的非线性关系进行模糊化处理，以实现对于复杂系统的控制。
自适应控制则是一种能够实时对系统参数进行调整的控制方法，它能够有效地应对外部环境的变化和未知系统参数的影响。
四、余热锅炉水位模糊自适应控制系统设计1.系统结构设计：余热锅炉水位模糊自适应控制系统主要由传感器、模糊控制器、自适应控制器和执行机构组成。
传感器用于实时采集余热锅炉的水位数据，传输给模糊控制器和自适应控制器进行处理。
模糊控制器通过模糊化处理水位数据，得到模糊控制规则并输出控制信号，自适应控制器则根据系统的实际参数进行参数调整，以实现对于未知系统参数的自适应调整。
执行机构则根据控制信号来对余热锅炉的给水和排水进行调节，以维持水位在设定范围内。
基于MATLAB的液位模糊控制系统设计
传统控制方法均是建立在被控对象的精确数 学模型 之上的 , 随着系统复 杂程度的提高 , 将 难以建立系统的精确数学模型和满足实时控制的 要求。在实际工业生产中, 很多系统的影响因素 很多, 十分复杂。大多数实际系统都是非线性的, 建立精确的数学模型特别困难。双容对象受到扰 动后, 被控参数 ( 液面高度 ) 的变化速度并不是一 开始就最大 , 而是要经过一段时间之后才能达到 最大值。双容对象的数学模型是非线性的, 由于 建立的液位对象模型不够精确 , 采用此模型整定
中图分类号 : TP 273 . 4
Design of Level Fuzzy Control System Based on MATLAB
D ING Z ha o hon g
( School ofM echanica l and Autom ation Eng ineer ing, Shangha i Institute of Techno logy , Shangha i 200235 , China)
图 1 水箱模糊控制系统示意图
图 4 输出量 p 的隶属度函数
中位水箱系统的模糊控制器设计为两个输入 一个输出, 一个输入为水箱的液位给定值与实际液 位 H 的误差 e, 另一个输入为误差 e 的变化率 de。 模糊控制器的输出是阀门开度 p, 阀门开度间接控 制容器的水位高度, 从而达到调节水箱的液位高 度。图 2所示为液位模糊控制系统框图。
论本文通过对中位水箱系统液位偏差和液位偏差的变化率进行模糊化处理利用控制经验知识建立了两位液位模糊控制规则再通过反模糊化输出改变调节阀的开度来改变水箱的液位高度达到用两维模糊控制器的方法来控制水箱系统的液位高度同时将模糊控制器和pid控制器比较仿真运行结果表明了水箱模糊控制系统获得更好的控制性能指标
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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 )
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 ……
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
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
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。
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 )
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：
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本文的背景及意义
背景 Βιβλιοθήκη 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。
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 。