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燃气热水器的智能控制算法研究

陶克艳  
【摘要】: 智能控制是自动控制发展的最新发展阶段,主要用来解决传统控制方法难以解决的复杂控制系统的问题,它是自动控制科学和技术的一个崭新的分支,在整个科学领域里占有重要的地位。智能控制从本质上讲就是仿效人的智能行为进行控制和决策,即在不需要知道被控对象的结构和参数的情况下,根据以往的经验和知识进行在线推理或者变换控制策略。仿人智能控制是智能控制的一个重要的发展方向。仿人智能控制算法能够根据系统误差的大小、方向及其变化趋势做出相应的决策,以选择适当的控制模式进行控制,既不需要事先知道,也不需要在线辨识被控制对象的精确模型,就能够实现既快速又高精度的控制,且具有极强的鲁棒性。自适应模糊PID控制算法利用模糊控制器对PID控制器的PID参数进行在线自整定,针对PID控制器在不同运行状态中误差和误差变化率的实时变化实现实时参数调整,使得PID控制达到更好的控制效果。本文以燃气热水器控制系统为模型,研究了仿人智能控制算法和自适应模糊PID控制算法在恒温控制方面的应用。 本文的主要内容首先是介绍了课题提出的意义以及智能控制理论和技术的发展现状,接着对仿人智能控制算法的基础理论以及仿人智能控制算法的设计进行了介绍;论文的研究是从燃气热水器恒温控制算法着手,首先建立了燃气热水器的数学模型,然后着重探讨了使燃气热水器的恒温控制效果达到最优的仿人智能恒温控制算法,解决了仿人智能恒温控制算法运行控制级的设计及仿人智能控制算法参数校正级的设计。经过实验测得燃气热水器控制系统的各项参数,并利用MATLAB仿真软件的SIMULINK工具,搭建了燃气热水器的控制系统仿真模型,对仿人智能控制算法的各项参数进行调试,并模拟各种实际环境以及干扰因素,来检验仿人智能算法的恒温控制效果。最后依据相同的燃气热水器数学模型,用自适应模糊PID控制算法实现燃气热水器的恒温控制,并在SIMULINK中搭建仿真模型,调试参数并模拟实际环境因素来检验算法的恒温控制效果,将自适应模糊PID恒温控制算法的仿真结果与仿人智能恒温控制算法的仿真结果进行了分析和对比。


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