李濤

【摘 要】我國(guó)雖說(shuō)是能源大國(guó)，但是落后的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備是非常多的能源在生產(chǎn)過(guò)程中就被浪費(fèi)。比如鍋爐作為重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備能耗巨大，但由于我國(guó)的鍋爐控制技術(shù)水平較低，好多能源被浪費(fèi)在了鍋爐上，而且生產(chǎn)效率低。因此必須要提高鍋爐的控制系統(tǒng)，使它高效，安全，穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。本篇設(shè)計(jì)的鍋爐出口水溫的控制采用了PID控制，運(yùn)用MATLAB進(jìn)行仿真到最后的被控過(guò)程整定都是比較先進(jìn)的控制算法，可以有效的對(duì)鍋爐出口水溫進(jìn)行控制，從而節(jié)省資源，能源。過(guò)程控制技術(shù)對(duì)于我們有著十分重要的作用，它存在與生活的方方面面，影響著人們的生活質(zhì)量。正因?yàn)橛辛怂拇嬖?，使能源不再變得浪費(fèi)，從而側(cè)面影響著人們的生活環(huán)境，讓我們的環(huán)境越來(lái)越好，讓我們的生活質(zhì)量越來(lái)越好。

【關(guān)鍵詞】PID控制;MATLAB仿真;被控過(guò)程整定

一、生產(chǎn)工藝和控制原理介紹

1.1生產(chǎn)工藝介紹

鍋爐在我國(guó)扮演著極其重要的角色，大到工業(yè)生產(chǎn)，例如煉鋼，煉鐵等基本工業(yè)生產(chǎn)，小到每家每戶冬天的取暖。但是鍋爐的控制設(shè)備比較落后，導(dǎo)致大量的能源還沒(méi)投入到生產(chǎn)中就被鍋爐給浪費(fèi)了，因此先進(jìn)的鍋爐自動(dòng)控制設(shè)備研發(fā)也是大勢(shì)所趨，應(yīng)運(yùn)而生。它經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，節(jié)約資源，節(jié)省人力。

1.2控制原理介紹

本次采用的PID控制技術(shù)就是比例，積分，微分三者組合調(diào)節(jié)控制，因?yàn)樗目刂铺攸c(diǎn)使它在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)控制中占有極其重要的位置。它是歷史最久，生命力最強(qiáng)的基本控制方式。

PID控制器，其輸入為設(shè)定值r（t）與被調(diào)量實(shí)測(cè)值y（t）構(gòu)成的控制偏差信號(hào)e（t）.

PID控制規(guī)律：

PID函數(shù)形式表示：

二、PID控制器參數(shù)整定方法介紹

PID控制器參數(shù)整定方法：理論計(jì)算法，工程整定法，臨界比例法，反映曲線法，阻尼振蕩法。理論計(jì)算整定法需要依據(jù)數(shù)學(xué)模型，利用理論計(jì)算確定參數(shù)。但是只有理論技算和數(shù)學(xué)模型的建立是不夠的，我們需要大量的實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)獲得經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)的確定和整定，這種方法費(fèi)時(shí)，費(fèi)力。工程整定法是在控制進(jìn)行的過(guò)程中進(jìn)行參數(shù)的整定，操作簡(jiǎn)單，方便省時(shí)省力普遍被人們接受。余下的幾種方法都是在特定的實(shí)驗(yàn)或者特定的條件下才能進(jìn)行參數(shù)的整定，局限性較大。因此本次設(shè)計(jì)采用工程整定法。

三、控制參數(shù)及被控參數(shù)整定

3.1被控制參數(shù)整定

3.2控制參數(shù)整定

運(yùn)用動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定，采用流傳已久的科恩-庫(kù)恩整定公式：

四、總結(jié)與展望

鍋爐出口水溫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)如下：運(yùn)用設(shè)計(jì)數(shù)字分離PID控制程序，整定PID參數(shù)，使理論計(jì)算與期望值都基本符合要求。但是在設(shè)計(jì)中遇到得一些計(jì)算數(shù)據(jù)運(yùn)用得標(biāo)準(zhǔn)不一樣采用近似值求出其他數(shù)據(jù)，但不影響系統(tǒng)得整體穩(wěn)定性，因?yàn)榻浦狄彩墙?jīng)驗(yàn)值，應(yīng)該會(huì)有誤差，但誤差不會(huì)太大。

這次設(shè)計(jì)很有意義，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中體會(huì)到了各種控制裝置之間來(lái)回切換，各種器件之間的運(yùn)用。順便復(fù)習(xí)了自動(dòng)控制的知識(shí)和MATLAB的知識(shí)。因?yàn)樗梢宰屛野褜W(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，使我的學(xué)習(xí)到的知識(shí)變得有了可變性。