基于大林算法的燃气热水器温度Fuzzy-PID控制方法
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公司的大林 （ ａｌｎ Ｄ ｈｌ ）于 １６ 年针对工业生产过程 中含 ｉ ９８
纯滞后的控制对象的控制算法 。鉴于大林算法控 制［７ ５１ －是
一
收稿 日期 ：２ １ 一 １ ０ ２叭一 ３
种被广 泛采用的具有较强鲁棒性 的工业控制策略，本
基金 项 目 ：西华大学 重点科研 基金 项 目 （ 目编号 ：Ｚ １０２ ） 项 ｌ２２７ 作者 简介 ： 杜福银 （９ ９ ，男 ，高级工程师 ，博士研 究生，主 要研 １６一） 究方 向为控 制理 论与控制工程 ．
文结合大林算法控 制器 和燃气热水器 的特 点，提 出了一
种新型 的燃气热水器 的控制方案 。该控 制方 案直接 以出
４ 结论与认识
针对现在焊接工艺过程 中， 加热工具工作效率 比较低，
存在着较大的安全隐患的情况，设计了一种即能加热又能
油大学出版社 ，２ ０ ． ０６
［】夏 民利 ，冯小红，曾 进 ． ２ 一种新的大直 径落鱼打捞筒 ［】 Ｊ＿
大林 算法确定，期 望的闭环响应是一 阶惯性 加纯滞
后，纯滞后 的时间等于对象的纯滞后时间常数ｒ 。
ａ（ ｓ ＝ （） ９
式 中：△ 当前 出水温度相对 于进水 温度的变化量， 即 功
出水温差，Ｋ ，本文研究进水温度恒定的工况，此时，只 要控制△ 也就控 制了当前出水温度 ；哟 当前水的流量， Ｌｍｉ ／ｎ ，文本研究流量恒定的工况；Ｐ 为水的密度，ｋ／ ； ｇ ｍ ｍ为 热 水 器 水 体 的 质量 ，ｋ ；ｃ 水 的 比热 容 ， 值 为 ｇ 为
ｌ ２
卑 ｝ 乍 唯 ｝ —
．
童
加 熟
２１ ０２年 第 ４ 卷 第 ３期 １
Ｖ Ｏ ． Ｎ Ｏ． ２０１ １ ４１ ３ ２
Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＩ ＡＬ ＥＡＴＩ Ｈ ＮＧ
襄自动控制 ｌ
｛ ｛ － 亨 ｛净 ｛ 毒 ｛孛｛ 寻
Ｄ ：１ ． ６ ／ ｓｎ ０ ２１３ ．０２０ ． ６ ＯＩ ０３ ９ ．ｉ ．１０ －６ ９２ １．３ ０ ９ ｊ ｓ ０
Ｋｅ ｒ ｓ Ｄａ ｌ ｌ ｏ ｉ ｍ ； ｇ ｓｆ ｅ ｔｒ ｅ ｔｒ ｅ ｅ ａ ｕ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ ； Ｆ ｚ — Ｉ ； ｃ ｍｐ ｔｒｓｍｕａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈｉ ａｇ ｒｈ ｎ ｔ ａ — ｒ ｄ ｗａ ｅ ａ ｅ ；ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｃ ｎ ｒ ｓｅ ｉ ｈ ｅ ｏｓ ｕｚ ＰＤ ｙ ｏ ｕ ｅ ｉ ｌｔｏ
Ｇ（ ｐ
＝ ｎ Ｐ
（） ５
纯滞后环 节时间常数为
ｒ＝
箱 ，燃气经数字 比例 阀流 至燃烧器 ，燃烧 、放热 ，经过
热传导作用将水箱 中的冷水加热，加热后的水流 出水箱 ， 经淋浴 喷头喷 出。 由于某种原因， 若 水箱 中水温下降，低 于给定值，则热敏元件将检 测到的水温转化成一 定形式
给定值
图 １ 燃气热水器工作原理图
图 ２ 控制系统框 图
对于如图 ２ 所示的控 制系统 ，Ｇ （） ｃ 是控制器，Ｇ Ｓ ｐ（）
２ 燃气热水器 的简化数学模型
燃气热水器 的加 热过程 具有可变 的时延 迟特性，运
是式 （ ）所确定 的控制对象，则闭环 系统传递 函数为 ５ ） ＝ ＝ （） ７
Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＩ ＡＬ ＨＥＡＴＩ ＮＧ
水温度为 目标，能够使 出水温度快速跟踪 目标 。
由式 （ ）可得热 水器 加热 系统 的传递 函数 ，如式 ４
（）所示。 ５
１ 燃气热水器的工作原理
家用燃气热水器工作原理 图如 图 １所示 ，被控对象
是水箱 中的水 。该控制系统 的工作 原理是：冷水流入水
Ｔｈ ｕ ｚ ・ Ｄ ｎ ｒ ｌ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒＴ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｅＦ ｚ ｙ－ ＰＩ Ｃｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ｅ Ｍ ｏ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｓｆｒ ｄ Ｗ ａ ｅ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌ ｇ ｒｔ ｍ Ｇａ ・ ｅ ｔ ｒＨｅ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｄａ ｌ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈ － ｉ ｉ Ｄｕ Ｆ — ｉ ｕｙｎ
Ｉ‘ （ Ｊ 粤）
Ｌ （ ｏ ６ ）
式 中：ｄ 为水 管 内径 ，ｍ；， ｐ 为水温传 感器与水管加 热部 位之 间的距离，ｍ。 可 以看出，热水器水体 温度控制 的模型 是一个 带纯 滞 后环 节的一阶惯性环 节，输 出是 出水温度 ，输入 是燃 气所产生 的热量，可控制 。
随着 人们 生活条件 的改善 ，使 用燃气热水器的舒适 性和方 便性 已经成为现 代人的追求，从而对热水器 的恒 温控 制提 出了严格 的要 求。燃气热水器是一个 时变 、滞 后的非线性系统 ，其燃 烧控制是典型 的复杂控 制，针对 这 一 问题 ，出现 了很 多仿人智能控制原理 的恒温控 制的
的物理量后，反馈给控 制器 ，控制器将给定值 和检测值 比较计算后 ，发出控 制指令，将阀 门开度增 加，且误差 越大，阀门开启 的程度越大，使更多的燃气参与燃烧，直 到检测值与给定值相符 为止。反之，若水温偏 高，则进
行相应调节 。
水箱 热水
３ 基于大林算法的燃气热水器 温度控 制律
社 ， １９ ：３ ９３ ３ ９ ０ ３ —４ ．
［］杜晓瑞，王桂文，王德 良． ６ 钻井工具手册 ［ ．北京：石油 Ｍ】
工 业 出版 社 ， ２ ０ ： ６４ ００ ３．
２１ ０ ２年 第 ４ 卷 第 ３期 ｌ
Ｖ Ｏ１ ４１ Ｎ Ｏ． ２０１ ． ３ ２
二
童
加 熟
１ ３
３ 基于大林算法的燃气供应量控制律 ． １
大林算法 的设计 目标是将 期望的 闭环 响应设 计成一 阶惯性 加纯滞后 ，然后 反过来得到能满足这 种闭环 响应
的控 制器 。
冷 ＿ ＿ ＿ （ Ｊ
燃气
— — — —
Ｉ 热元 ＿ 敏件 Ｉ ｆ 、
器
” …
比
— — — —
Ｐ Ｄ ｏ ｔ ｌ ｒ ａ ｄｅｔ ｅｐ ｒ ｅａ ｅ ｔ ｌ ｉ ｋ ｏ ｇ ｓｆ ｄｗａｅ ｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ａｕ ｅｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔｍ． Ｔｈ ｏ ｇ ｅｄ ｔ ｉ ｄ ｄ ｓｇ ｒ ｃ ｓ Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｔ ｈ ｎ ｌ ｕ ｄ ｌ ｙ ｉ ｒｉ ｎ ｆ ａ — ｒ ｔｒ ａｅ ｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｓｅ ｏｅ ｏ ｈ ｅ ｎ ａｌ ｉ ｅ ｈ ｔ ｏｓ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅａｌ ｅ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｅ ｏ ｈ ｉ ｕ ｚ ・ Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｎ ｅｅ ａ ｌ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｆ ｈ ａ － ｒｄ ｗａ ｅ ｅ ｔｒｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ， ｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｏ ｍ－ ｆ Ｄａ ｌ Ｆ ｚ Ｐ Ｄ ｏ ｔ ｌ ｄ ｔ ｘ ｍｐ ｅ ｉ ｌ ｔ ｓ ｔ ｅｇ ｓｆ ｅ ｔ ｒ ａ ｅ ｎ ｙ ｏ ｅａ ｈ ｏ ｏ ｉ ｈ ｅ ｅａｕ ｅｃ ｎ ｒ ｓｅ ｏｓ ｈ ｏ ｔｏ ｔ ｄ ｐ ｍ ｈ ｐ ｓ ｄ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒ ａ ｅ ｅ ｂ ｓ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｉｈ ｒ ｕ ｃ ｐ ｉ ｉ ｔ，ｗｈ ｃ ｏ ｎ ａｉ ｎ ｆ ｒ ｏ ｅ ｔ ｓ ａ ｅ ｓ Ｒ ｒｒ ｕ ｔ ｒ ｐ ｒ ａ ｄ ｈ ｇ ｅ ｓ ｅ ｔ ｌ ｙ ｎｈ ｈ ｂ ｏ ｙ ｓ ｂｉ ｉｈ ｉ ｆ ｕ ｄ ｔ ｏ ｒ ｔ ｄ ． ｓ ｏ ｍｏ ｓ ｙ ｅ ｕ
参考文献 ：
【］陈庭根，管志川．钻井工程理论与技术 ［ 。东营 ：中国石 １ Ｍ１
探讨 ［ ．海洋石油 ，２ ０ ，２ ２：８ 一３ Ｊ ］ ０６ ６（） Ｏ８ ．
［】吕英民． ４ 材料力学 ［ ．东营：石油大学 出版社 ，１９ ． Ｍ］ ９３ ［］李克 向． ５ 钻井手册 （ 甲方）上册 ［ ． 京：石油工 业出版 Ｍ１ 北
方法 ］ 。
在 温度控制技术领域 中， 普遍采用 ＰＤ控 制算法 。 Ｉ 但
是在 一些具有纯滞后环节 的系统 中，ＰＤ 控 制很难 兼顾 Ｉ 动 、静两方面 的性 能，而且多参数整定也很难 实现最佳
控制 。若采用大林算法 ，可做 到无或者小超调 ，无或小
稳态误 差，控 制效果 比较理想 。大林算法是 由美 国Байду номын сангаасＩＭ Ｂ
（ ｃｏ ｌ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａｄＡ ｔｍａ ｏ ， ｈ ａ ｉｅｓｙ Ｃ ｅｇ ｕ ６ ０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ Ｍｅｈｎｃ ｇｎｅｉ ｎ ｕｏ ｔ ｎ Ｘｉｕ ｖｒｉ ， ｈｎ ｄ １０ ９ ｈｎ ） ｏ ａＥ ｎ ｉ Ｕｎ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎｔ ｅ ａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌ ｆ ａ ・ ｒ ｄｗａｅ ｅ ｔｒ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ，ｐ ｏ ｏ ｅ ｓｎ ｈ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ ｎ ｕ ｚ ・ ｓ ｄｏ ｔ ｅ ｔ ｌ ｈ ｍ ｃ ｍｏ ｅ ｇ ｓｆ ｅ ｔｒ ａ ｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎｒ ｓｅ ｏ ｉ ｈ ｔ ｃ ｏｓ ｒｐ ｓ ｄｕ ｉ ｇＤａ ｌ ａ ｇ ｒｔ ａ ｄＦ ｚ ｙ ｎ ｈ
压力 波动的情况下供应 的燃气流量是变化 的， 因此燃气 供应量 的控制是一个时变的过程控制 。 模糊一Ｉ 控制技术具有不依赖于对象精确数学模型 ＰＤ 的优点 ［。 ９ 本文将模糊推理运用于 ＰＤ参数 自整定， ］ Ｉ 实现 对 ＰＤ参数的最佳调整 。使控 制器具有 ＰＤ的较高控 制 Ｉ Ｉ 精度 和模 糊控制灵活而适 应性 强的特点 ，适 于具有时变
行包括化学反 应、传 热和流体运动等过程 ，不考虑管路 系统的复杂性 和难控 性，根据热平衡 关系可 建立热水器 的简化数学模 型［，如式 （）所示 。 ８ ３ １
ｎ Ｗ＝ｃ ｐ Ｔ６ ＝ｃ Ａ ＶＡ ／０ ｍ Ｔ （） １
若事先设定系统 的闭环响应 （） ，则可得控制器为 ｃ（ ｏ ＝ （） ８
ｌＪ ｇ・ ｋ／ Ｋ；哟 燃气 热水器热负荷 （ ｋ 输入热量） Ｊ ； ，ｋ／ ｓ 为燃气 热水器 热效率 。 假 设 出水温差就 是燃气 热水器水体 的温差 ，建立热 水器水 体温差 的微分方程为 ｃ ：， ｚ Ｗ－ｃ Ｔ ｍＡ （） ２
式 中：
是闭环 系统的 时间常数 ，由此可得 基于大林算
基 于大林算法的燃气热水器温度 Ｆ ｚｙＰＤ控 制方法 ｕｚ ．Ｉ
杜福 银
（ 西华大学 机械工程 与 自动化学院，四川 成都 ６０３ ） １ ０ ９
摘要 ： 在燃气热水器温度控制的数学模型基础上， 出利用大林算 法来 处理燃气热水器温度控 制系统纯滞后 的惯性环节， 提 利用 Ｆ ｚ ｕｚ ｙ ＰＤ算法实现给定燃气 流量 的控制 。 过对大林控制器的详细设计 过程和对燃气热水器温度控 制系统 的实例仿真可以看出，该控 制 Ｉ 通 方法具有 良好的鲁棒性 和较高的灵敏度，这为以后进一步研究奠定 了基础。 关键词 ：大林 算法 ；燃气热水器；温度控制系统 ；ＦｚｙＰＤ ｕｚ．Ｉ ；计算机仿真 中图分类号 ：Ｔ ２ ３５ Ｐ ７． 文献标志码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ —６ ９２ １）３０ １．３ ０２ １３ （０ ２０—０ ２０
钻采工艺，２０ ，２ ２：７ ・６ ０ ６ ９（） ５７ ．
［】石 ３
强，陈安明，褚道余． 大尺寸套管落鱼事故的处理方法
保温的装置，来保证焊接质量，提高磨鞋的制造水平。通 过实践证明，该装置能满足生产的需要，并且能较大的提 高生产效率和工作环境 的安全性 ，适合推广。针对该装置 火源控 制的问题， 应作进一步的改进， 提高其 自动化的水平 。
法 的燃气供应量控制律式 （ ） ８。
３２ 基 于模糊 －Ｉ 控制律 的 目标燃 气供应 量 的控 制 ． ＰＤ
式 （）是基于大林 算法使得 期望温度 时的现场燃气 ８
供 应量得 以确定 ，但 目标燃气供应量是需要 控制燃气 比 例 阀开 口大小来实现 ，同样 比例 阀开 口大小在 燃气供应
纯滞后的控制对象的控制算法 。鉴于大林算法控 制［７ ５１ －是
一
收稿 日期 ：２ １ 一 １ ０ ２叭一 ３
种被广 泛采用的具有较强鲁棒性 的工业控制策略，本
基金 项 目 ：西华大学 重点科研 基金 项 目 （ 目编号 ：Ｚ １０２ ） 项 ｌ２２７ 作者 简介 ： 杜福银 （９ ９ ，男 ，高级工程师 ，博士研 究生，主 要研 １６一） 究方 向为控 制理 论与控制工程 ．
文结合大林算法控 制器 和燃气热水器 的特 点，提 出了一
种新型 的燃气热水器 的控制方案 。该控 制方 案直接 以出
４ 结论与认识
针对现在焊接工艺过程 中， 加热工具工作效率 比较低，
存在着较大的安全隐患的情况，设计了一种即能加热又能
油大学出版社 ，２ ０ ． ０６
［】夏 民利 ，冯小红，曾 进 ． ２ 一种新的大直 径落鱼打捞筒 ［】 Ｊ＿
大林 算法确定，期 望的闭环响应是一 阶惯性 加纯滞
后，纯滞后 的时间等于对象的纯滞后时间常数ｒ 。
ａ（ ｓ ＝ （） ９
式 中：△ 当前 出水温度相对 于进水 温度的变化量， 即 功
出水温差，Ｋ ，本文研究进水温度恒定的工况，此时，只 要控制△ 也就控 制了当前出水温度 ；哟 当前水的流量， Ｌｍｉ ／ｎ ，文本研究流量恒定的工况；Ｐ 为水的密度，ｋ／ ； ｇ ｍ ｍ为 热 水 器 水 体 的 质量 ，ｋ ；ｃ 水 的 比热 容 ， 值 为 ｇ 为
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卑 ｝ 乍 唯 ｝ —
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童
加 熟
２１ ０２年 第 ４ 卷 第 ３期 １
Ｖ Ｏ ． Ｎ Ｏ． ２０１ １ ４１ ３ ２
Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＩ ＡＬ ＥＡＴＩ Ｈ ＮＧ
襄自动控制 ｌ
｛ ｛ － 亨 ｛净 ｛ 毒 ｛孛｛ 寻
Ｄ ：１ ． ６ ／ ｓｎ ０ ２１３ ．０２０ ． ６ ＯＩ ０３ ９ ．ｉ ．１０ －６ ９２ １．３ ０ ９ ｊ ｓ ０
Ｋｅ ｒ ｓ Ｄａ ｌ ｌ ｏ ｉ ｍ ； ｇ ｓｆ ｅ ｔｒ ｅ ｔｒ ｅ ｅ ａ ｕ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ ； Ｆ ｚ — Ｉ ； ｃ ｍｐ ｔｒｓｍｕａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈｉ ａｇ ｒｈ ｎ ｔ ａ — ｒ ｄ ｗａ ｅ ａ ｅ ；ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｃ ｎ ｒ ｓｅ ｉ ｈ ｅ ｏｓ ｕｚ ＰＤ ｙ ｏ ｕ ｅ ｉ ｌｔｏ
Ｇ（ ｐ
＝ ｎ Ｐ
（） ５
纯滞后环 节时间常数为
ｒ＝
箱 ，燃气经数字 比例 阀流 至燃烧器 ，燃烧 、放热 ，经过
热传导作用将水箱 中的冷水加热，加热后的水流 出水箱 ， 经淋浴 喷头喷 出。 由于某种原因， 若 水箱 中水温下降，低 于给定值，则热敏元件将检 测到的水温转化成一 定形式
给定值
图 １ 燃气热水器工作原理图
图 ２ 控制系统框 图
对于如图 ２ 所示的控 制系统 ，Ｇ （） ｃ 是控制器，Ｇ Ｓ ｐ（）
２ 燃气热水器 的简化数学模型
燃气热水器 的加 热过程 具有可变 的时延 迟特性，运
是式 （ ）所确定 的控制对象，则闭环 系统传递 函数为 ５ ） ＝ ＝ （） ７
Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＩ ＡＬ ＨＥＡＴＩ ＮＧ
水温度为 目标，能够使 出水温度快速跟踪 目标 。
由式 （ ）可得热 水器 加热 系统 的传递 函数 ，如式 ４
（）所示。 ５
１ 燃气热水器的工作原理
家用燃气热水器工作原理 图如 图 １所示 ，被控对象
是水箱 中的水 。该控制系统 的工作 原理是：冷水流入水
Ｔｈ ｕ ｚ ・ Ｄ ｎ ｒ ｌ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒＴ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｅＦ ｚ ｙ－ ＰＩ Ｃｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ｅ Ｍ ｏ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｓｆｒ ｄ Ｗ ａ ｅ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌ ｇ ｒｔ ｍ Ｇａ ・ ｅ ｔ ｒＨｅ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｄａ ｌ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈ － ｉ ｉ Ｄｕ Ｆ — ｉ ｕｙｎ
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式 中：ｄ 为水 管 内径 ，ｍ；， ｐ 为水温传 感器与水管加 热部 位之 间的距离，ｍ。 可 以看出，热水器水体 温度控制 的模型 是一个 带纯 滞 后环 节的一阶惯性环 节，输 出是 出水温度 ，输入 是燃 气所产生 的热量，可控制 。
随着 人们 生活条件 的改善 ，使 用燃气热水器的舒适 性和方 便性 已经成为现 代人的追求，从而对热水器 的恒 温控 制提 出了严格 的要 求。燃气热水器是一个 时变 、滞 后的非线性系统 ，其燃 烧控制是典型 的复杂控 制，针对 这 一 问题 ，出现 了很 多仿人智能控制原理 的恒温控 制的
的物理量后，反馈给控 制器 ，控制器将给定值 和检测值 比较计算后 ，发出控 制指令，将阀 门开度增 加，且误差 越大，阀门开启 的程度越大，使更多的燃气参与燃烧，直 到检测值与给定值相符 为止。反之，若水温偏 高，则进
行相应调节 。
水箱 热水
３ 基于大林算法的燃气热水器 温度控 制律
社 ， １９ ：３ ９３ ３ ９ ０ ３ —４ ．
［］杜晓瑞，王桂文，王德 良． ６ 钻井工具手册 ［ ．北京：石油 Ｍ】
工 业 出版 社 ， ２ ０ ： ６４ ００ ３．
２１ ０ ２年 第 ４ 卷 第 ３期 ｌ
Ｖ Ｏ１ ４１ Ｎ Ｏ． ２０１ ． ３ ２
二
童
加 熟
１ ３
３ 基于大林算法的燃气供应量控制律 ． １
大林算法 的设计 目标是将 期望的 闭环 响应设 计成一 阶惯性 加纯滞后 ，然后 反过来得到能满足这 种闭环 响应
的控 制器 。
冷 ＿ ＿ ＿ （ Ｊ
燃气
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Ｉ 热元 ＿ 敏件 Ｉ ｆ 、
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参考文献 ：
【］陈庭根，管志川．钻井工程理论与技术 ［ 。东营 ：中国石 １ Ｍ１
探讨 ［ ．海洋石油 ，２ ０ ，２ ２：８ 一３ Ｊ ］ ０６ ６（） Ｏ８ ．
［】吕英民． ４ 材料力学 ［ ．东营：石油大学 出版社 ，１９ ． Ｍ］ ９３ ［］李克 向． ５ 钻井手册 （ 甲方）上册 ［ ． 京：石油工 业出版 Ｍ１ 北
方法 ］ 。
在 温度控制技术领域 中， 普遍采用 ＰＤ控 制算法 。 Ｉ 但
是在 一些具有纯滞后环节 的系统 中，ＰＤ 控 制很难 兼顾 Ｉ 动 、静两方面 的性 能，而且多参数整定也很难 实现最佳
控制 。若采用大林算法 ，可做 到无或者小超调 ，无或小
稳态误 差，控 制效果 比较理想 。大林算法是 由美 国Байду номын сангаасＩＭ Ｂ
（ ｃｏ ｌ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａｄＡ ｔｍａ ｏ ， ｈ ａ ｉｅｓｙ Ｃ ｅｇ ｕ ６ ０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ Ｍｅｈｎｃ ｇｎｅｉ ｎ ｕｏ ｔ ｎ Ｘｉｕ ｖｒｉ ， ｈｎ ｄ １０ ９ ｈｎ ） ｏ ａＥ ｎ ｉ Ｕｎ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎｔ ｅ ａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌ ｆ ａ ・ ｒ ｄｗａｅ ｅ ｔｒ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ，ｐ ｏ ｏ ｅ ｓｎ ｈ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ ｎ ｕ ｚ ・ ｓ ｄｏ ｔ ｅ ｔ ｌ ｈ ｍ ｃ ｍｏ ｅ ｇ ｓｆ ｅ ｔｒ ａ ｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎｒ ｓｅ ｏ ｉ ｈ ｔ ｃ ｏｓ ｒｐ ｓ ｄｕ ｉ ｇＤａ ｌ ａ ｇ ｒｔ ａ ｄＦ ｚ ｙ ｎ ｈ
压力 波动的情况下供应 的燃气流量是变化 的， 因此燃气 供应量 的控制是一个时变的过程控制 。 模糊一Ｉ 控制技术具有不依赖于对象精确数学模型 ＰＤ 的优点 ［。 ９ 本文将模糊推理运用于 ＰＤ参数 自整定， ］ Ｉ 实现 对 ＰＤ参数的最佳调整 。使控 制器具有 ＰＤ的较高控 制 Ｉ Ｉ 精度 和模 糊控制灵活而适 应性 强的特点 ，适 于具有时变
行包括化学反 应、传 热和流体运动等过程 ，不考虑管路 系统的复杂性 和难控 性，根据热平衡 关系可 建立热水器 的简化数学模 型［，如式 （）所示 。 ８ ３ １
ｎ Ｗ＝ｃ ｐ Ｔ６ ＝ｃ Ａ ＶＡ ／０ ｍ Ｔ （） １
若事先设定系统 的闭环响应 （） ，则可得控制器为 ｃ（ ｏ ＝ （） ８
ｌＪ ｇ・ ｋ／ Ｋ；哟 燃气 热水器热负荷 （ ｋ 输入热量） Ｊ ； ，ｋ／ ｓ 为燃气 热水器 热效率 。 假 设 出水温差就 是燃气 热水器水体 的温差 ，建立热 水器水 体温差 的微分方程为 ｃ ：， ｚ Ｗ－ｃ Ｔ ｍＡ （） ２
式 中：
是闭环 系统的 时间常数 ，由此可得 基于大林算
基 于大林算法的燃气热水器温度 Ｆ ｚｙＰＤ控 制方法 ｕｚ ．Ｉ
杜福 银
（ 西华大学 机械工程 与 自动化学院，四川 成都 ６０３ ） １ ０ ９
摘要 ： 在燃气热水器温度控制的数学模型基础上， 出利用大林算 法来 处理燃气热水器温度控 制系统纯滞后 的惯性环节， 提 利用 Ｆ ｚ ｕｚ ｙ ＰＤ算法实现给定燃气 流量 的控制 。 过对大林控制器的详细设计 过程和对燃气热水器温度控 制系统 的实例仿真可以看出，该控 制 Ｉ 通 方法具有 良好的鲁棒性 和较高的灵敏度，这为以后进一步研究奠定 了基础。 关键词 ：大林 算法 ；燃气热水器；温度控制系统 ；ＦｚｙＰＤ ｕｚ．Ｉ ；计算机仿真 中图分类号 ：Ｔ ２ ３５ Ｐ ７． 文献标志码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ —６ ９２ １）３０ １．３ ０２ １３ （０ ２０—０ ２０
钻采工艺，２０ ，２ ２：７ ・６ ０ ６ ９（） ５７ ．
［】石 ３
强，陈安明，褚道余． 大尺寸套管落鱼事故的处理方法
保温的装置，来保证焊接质量，提高磨鞋的制造水平。通 过实践证明，该装置能满足生产的需要，并且能较大的提 高生产效率和工作环境 的安全性 ，适合推广。针对该装置 火源控 制的问题， 应作进一步的改进， 提高其 自动化的水平 。
法 的燃气供应量控制律式 （ ） ８。
３２ 基 于模糊 －Ｉ 控制律 的 目标燃 气供应 量 的控 制 ． ＰＤ
式 （）是基于大林 算法使得 期望温度 时的现场燃气 ８
供 应量得 以确定 ，但 目标燃气供应量是需要 控制燃气 比 例 阀开 口大小来实现 ，同样 比例 阀开 口大小在 燃气供应