毕业设计［论文］题目：温度控制系统智能控制器的设计与仿真2013年5月12日目录摘要 (1)Abstract (1)第一章绪论 (2)1。
1选题背景及其意义 (2)1。
2概述 (2)1。
3温度测控技术的发展与现状 (2)1。
3。
1定值开关控温法....................... 错误!未指定书签。
1。
3.2PID线性控温法 (3)1.3。
3智能温度控制法 (3)第二章被控对象及控制策略........................... 错误!未指定书签。
2.1被控对象 .................................... 错误!未指定书签。
2。
2控制策略 (4)第三章PID控制器的设计与仿真 (5)3.1PID 控制器的模型与设计 (5)3。
2P 、I 、D 控制 (6)3。
2.1比例(P ）控制 (6)3.2.2积分(I)控制 (6)3.2。
3微分（D ）控制 (6)3。
3PID 控制器部分Simulink 的模块 (6)3.4PID 控制器参数的整定 (7)3。
5临界比例度法仿真的步骤 (7)3.5.1控制对象)(1S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 (9)3。
5.2控制对象)(2S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 (10)3.5。
3控制对象)(3S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 (11)3.6对PID 控制器的仿真 (11)3。
6。
1模型一的仿真 (11)3.7对PID控制器的仿真结果分析 (17)第四章Fuzzy控制器的设计与仿真比较 (18)4。
1模糊控制器的设计 (18)4.2模糊控制器的仿真比较 (21)4。
2。
1没有干扰之前的模型和仿真结果 (21)4。
2.2加了干扰之后的模型和仿真结果 (22)4.3对两组仿真结果的分析 (23)结论 (24)参考文献 (25)致谢26温度控制系统智能控制器的设计与仿真摘要基于MATLAB/Simulink仿真环境，针对PID控制器控制过程的缺陷性分析，给出了一种简单有效的智能控制方法.与通常的PID控制进行比较,其优点是非常直观、可以随意修改仿真参数，节省了大量的计算和编程工作量.通过仿真实例最后验证智能控制器的有效性。
关键词：智能控制器;PID控制器；MATLAB/Simulink;参数改变Thetemperaturecontrolsystemoftheintelligentcontrollerde signandsimulationAbstractBeingbasedonthesimulationenvironmentofMATLAB/Simulink,ThePIDtuningisa complicatedprocess。
Givinganeasyandeffectiveintelligentcontrolmethod，makingacomparisonwithPIDcontrolmethod。
Therearemanyadvantages,likeveryaudio-visual，simulationparameterchangingquickly.Thesesavelotsofcalculationandprogrammin g。
Duringthesimulationcases，wecanproveeffectivenessoftheintelligentcontroller Keywords：theintelligentcontroller;PIDcontroller；parametertuning；MATLAB/Simulink第一章绪论1。
1选题背景及其意义在人类的生活环境中,温度扮演着极其重要的角色。
无论你生活在哪里,从事什么工作,无时无刻不在与温度打着交道.自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温度有着密切的联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义.1。
2概述温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。
自然界中任何物理、化学过程都紧密的与温度相联系。
在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系.因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视.用微机仿真的方法找到一种比较合适的控制器是当今社会对温度控制研究的方向之一。
通过不断地仿真、分析、在仿真、再分析得出最后的最优控制方案。
1。
3温度控制技术的发展与现状近年来，温度的控制在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输,并能对所测温度场进行较精确的控制,仍然是目前需要解决的问题。
温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。
动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。
在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等；恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一给定数值上，且要求其波动幅度(即稳态误差)不能超过某允许值。
从工业控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分以下几种：1.3。
1定值开关控温法所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热装置（或冷却装置)进行通断控制。
若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置;若当前温度值比设定温度值低,则开启加热器并同时关断制冷器。
这种开关控温方法比较简单，在没有计算机参与的情况下，用很简单的模拟电路就能够实现.目前，采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用.由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源,当系统温度下降至设定点时开通电源，因而无法克服温度变化过程的滞后性，致使被控对象温度波动较大，控制精度低，完全不适用于高精度的温度控制。
1.3。
2 PID线性控温法这种控温方法是基于经典控制理论中的PID调节器控制原理，PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点被广泛应用工业过程控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
由于PID调节器模型中考虑了系统的误差、误差变化及误差积累三个因素，因此,其控制性能大大地优越于定值开关控温。
其具体控制电路可以采用模拟电路或计算机软件方法来实现PID调节功能。
前者称为模拟PID控制器,后者称为数字PID控制器。
其中数字PID控制器的参数可以在现场实现在线整定,因此具有较大的灵活性，可以得到较好的控制效果.采用这种方法实现的温度控制器，其控制品质的好坏主要取决于三个PID参数（比例值、积分值、微分值）.只要PID参数选取的正确，对于一个确定的受控系统来说,其控制精度是比较令人满意的。
但是，它的不足也恰恰在于此,当对象特性一旦发生改变,三个控制参数也必须相应地跟着改变,否则其控制品质就难以得到保证。
1。
3.3智能温度控制法为了克服PID线性控温法的弱点，人们相继提出了一系列自动调整PID参数的方法,如PID参数的自学习，自整定等等.并通过将智能控制与PID控制相结合，从而实现温度的智能控制.智能控温法以神经网络和模糊数学为理论基础,并适当加以专家系统来实现智能化。
其中应用较多的有模糊控制、神经网络控制以及专家系统等。
尤其是模糊控温法在实际工程技术中得到了极为广泛的应用。
目前已出现一种高精度模糊控制器,可以很好的模拟人的操作经验来改善控制性能,从理论上讲，可以完全消除稳态误差。
所谓第三代智能温控仪表，就是指基于智能控温技术而研制的具有自适应PID算法的温度控制仪表。
目前国内温控仪表的发展,相对国外而言在性能方面还存在一定的差距，它们之间最大的差别主要还是在控制算法方面，具体表现为国内温控仪在全量程范围内温度控制精度比较低，自适应性较差。
这种不足的原因是多方面造成的，如针对不同的被控对象，由于控制算法的不足而导致控制精度不稳定。
第二章被控对象及控制策略控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、结构或其他设备内任何感兴趣或可变化的量。
控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。
2.1被控对象本文的被控对象电烤箱或者电炉的温度。
设计目的是要对它的温度进行控制，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的技术要求。
在工业生产过程中，控制对象各种各样。
理论分析和实验结果表明:电加热装置是一个具有自平衡能力的对象,可用二阶系统纯滞后环节来描述。
然而，对于二阶不振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。
因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。
所以,电烤箱模型的传递函数为:1)(+•=-TS e K S G sτ（2—1)式(2—1)中K-对象的静态增益T —对象的时间常数τ—对象的纯滞后时间目前工程上常用的方法是对过程对象施加阶跃输入信号，测取过程对象的阶跃响应,然后由阶跃响应曲线确定过程的近似传递函数。
由于本文是对温度控制系统的控制方式（采用什么样的控制器）优劣的探究,所以对于控制对象不是主要的研究对象，这里取三组控制温度控制对象的模型)(S G 如下：1220)(5.01+=-S e S G s（2—2）1420)(5.02+=-S e S G s（2—3）)14)(12(20)(5.03++=-S S e S G s(2—4）2.2控制策略图2-1控制流程图分别设计PID 和Fuzzy 控制器，并做多层次不同比较各自性能，得出最优控制方法.其中Yd=1,1)()2)0.1t d ξ⎧=⎨=⎩白噪声 方差0.0001确定干扰,采样周期为0.1s.)(11)(s E S T S T K s U d i p ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=（3-1）或写成传递函数形式：)11()()()(S T S T K S E S U S G d i p p ++==（3—2）公式中U(s ）和E （s ）分别是u(t ）和e(t ）的拉氏变换,其中p K 、i T 、dT分别控制器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数。
3.2P、I、D控制3。
2.1比例(P）控制比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器输出与输入误差讯号成比例关系。
当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
3。
2.2积分(I)控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差讯号成正比关系.对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。