基于MATLAB的鍋爐水位模糊控制系統的設計和分析

摘要

    鍋爐是化工、石油、電力等工業部門的重要熱源、能源動力設備，鍋爐控制系統的水平已經成為衡量鍋爐性能的一個重要因素。鍋爐安全經濟的運行時刻保障著國民財產生命安全，促進國民經濟發展，鍋爐是受火焰加熱且具有爆炸危險的特殊設備和壓力容器，其使用安全性尤其重要。計算機控制系統的主要任務是對鍋爐的主要被控參量進行自動控制，使鍋爐在要求的良好工作狀況下更好的運行。

    本文就是針對鍋爐汽包水位的動態特性，研究模糊pid控制在鍋爐控制中的應用。本文分別介紹了傳統控制pid理論、模糊控制理論的起源與發展及其優缺點，通過對鍋爐汽包水位動態特性的探討，分析了鍋爐汽包水位的控制特性與鍋爐的給水流量和蒸汽流量之間的關系。通過對鍋爐汽包水位的研究，得出傳遞函數以及特性曲線。分別采用傳統的pid控制算法、模糊控制算法分別對鍋爐的汽包水位進行控制，并采用MATLAB進行仿真驗證，仿真結果證明，模糊pid控制有很好的控制效果，可滿足鍋爐的汽包水位控制要求。

對鍋爐和工業爐采用計算機和模糊控制，具有減少環境污染，降低氧化物燃燒率，提高自動化水平，改善勞動條件等優點，同時可提高熱效率，對實現工業現代化有一定的促進作用。

關鍵詞：鍋爐水位pid控制，模糊控制，MATLAB

ABSTRACT

....

Keywords： pid control of boiler water level ，fuzzy control，MATLAB

目錄

第一章 緒論1

1.1 課題背景與意義1

1.2鍋爐控制的研究現狀3

1.3 本文的主要研究內容5

第二章 控制方法分析6

2.1 PID控制器6

2.2 模糊控制方法8

2.2.1 模糊控制理論的起源與發展8

2.2.2模糊控制的基本思想10

2.2.3模糊控制系統的組成12

2.2.4模糊控制器的設計13

2.2.5論域.量化因子和比例因子的選擇17

       2.2.6 模糊控制的主要優點19

2.2.7 模糊控制存在的問題19

  2.3模糊PID控制20

  2.4本章小結21

第三章  鍋爐汽包水位系統特性與控制策略分析22

3.1 汽包水位的動態特性23

3.1.1 汽包水位在給水流量作用下的動態特性24

3.1.2 汽包水位在蒸汽流量作用下的動態特性25

3.2 鍋爐汽包水位控制27

        3.2.1 單沖量控制系統27

        3.2.2 雙沖量控制系統28

 3.2.3 三沖量控制系統28

3.3 本章小節29

第四章 鍋爐汽包水位控制方法設計與仿真研究30

4.1 鍋爐汽包水位的PID控制31

4.2 鍋爐汽包水位的模糊控制31

4.2.1模糊控制器結構設計31

4.2.2精確量的模糊化31

       4.2.3建立模糊控制規則33

4.2.4基于控制規則庫的模糊推理35

4.2.5仿真實現35

4.3本章小節41

第五章 總結與展望43

5.1全文工作總結43

5.2未來工作展望43

參考文獻44

致謝45