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基于模糊PID控制的退火炉温度控制系统的研究

陈政文  
【摘要】:近些年,在我国的工业控制领域,关于PID控制应用已经占90%以上,其特点是结构非常简单,系统参数调整运行方便等优点。但对一些控制对象参数要求比较精确而且比较模糊的控制系统,PID控制显示了其局限性,因为控制系统的参数是由PID性能决定的,而且矛盾在于它调节时间与超调量,不能解决超调量小、调节时间短的问题。模糊控制鲁棒性能比较好,被控对象的数字模型不需要被确定,并且在调节响应速度上也有优势。但模糊控制规则的等级受限产生误差导致稳定性变差。综合模糊控制的优缺点以及PID控制的局限性,再针对本论文研究的对象锌板退火炉常见的滞后性以及超调量等问题,综合上述对于常规的PID控制以及基于模糊PID控制的优缺点,设计了一套基于模糊PID控制的退火炉温度控制系统。基于退火炉与控制时之间的距离比较远,利用上位机组态王软件进行编程监控,下位机使用西门子S7‐200PLC及其扩展模块,结合触摸屏操作,对模块进行编程;并且研究模糊控制的控制理论以及方法,按照其推理规则,找出最适合的控制因子,通过仿真结果得知:控制系统所需要被控制参数的准确性得到较大的提高。通过分别对常规的PID控制的结果与基于模糊控制的PID控制的结果进行MATLAB仿真,可以得出以下结论:该系统的鲁棒性能比较好,系统的响应速度明显与原来提升了10%,超调亮比原来降低了8%,各个系统的参数均达到设定的要求,因此该系统是可行的。


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