基于MATLAB的锅炉汽包液位控制仿真研究 摘 要 锅炉是化工、炼油、发电、造纸和制糖等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。锅炉往往成了不少工厂不可缺少的一部分。因而，对锅炉设备中的自动控制系统进行分析研究是必要的。 锅炉是工厂生产过程中重要的动力设备。锅炉水位控制系统是锅炉生产控制系统中最重要的环节。对锅炉生产操作如果不合理往往会引起事故。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。 传统的锅炉汽包液位控制系统大都采用PID控制。而模糊控制不要求知道被控对象的精确数学模型，只需要操作人员的经验知识及操作数据，鲁棒性强，适合用于非线性、滞后系统的控制，但其静态性能不能令人满意，限制了它的应用。为消除模糊控制的稳态误差，本文将FUZZY-PID引入锅炉汽包液位的控制系统中，并利用Simulink分别在设定值及干扰作用下对控制系统进行仿真，结果表明，较之单纯的模糊控制和常规PID控制，这种控制效果较为理想，可满足锅炉的汽包液位控制要求。 关键词：汽包液位；PID控制；模糊控制；FUZZY-PID控制；仿真 The simulation study of boiler drum level Control based on MATLAB Abstract The boiler is absolutely necessary significant power plant of industry productions process such as the chemical industry，heat edible oil，generation of electrical energy，papermaking and refines sugar and so on .As a result，it is indispensable systematically to analyze research to the automatic control in the boiler installation. The boiler is the Power Plant that the whole factory, Segment that the boiler water level control system is the most significant in the boiler. To boiler production operation, if unreasonable will often cause the accident. The majority of these accidents are boiler water monitor causing improper, obviously the importance of boiler drum water level control in the Boiler device control system. The traditional control mode of the drum water level mostly uses PID．The fuzzy control does not need precise mathematical model of the controlled object，it only needs the experience of operator and the data of operating，it has good robustness and is fit to control the system with nonlinearity and time lag，but its static characteristic is dissatisfied，which limits its application．It is usual mode of three-variable drum water level in order to eliminate the static error that using FUZZY-PID control，and the simulation with the action of setting value and noise．The result of simulation indicates that the effect of control improves comparing with simple fuzzy control and traditional PID control，which can satisfy the control requirement of the drum water level． Keywords: drum level; PID control; fuzzy control; FUZZY-PID control; simulation 目 录 前言 1 1.锅炉控制及主要研究内容 3 1.1锅炉控制现状 3 1.2控制方法的分类 3 1.3文章主要内容 4 2．锅炉汽包液位系统特性与控制方法分析 6 2.1锅炉汽包液位概述 6 2.2汽包水位的动态特性 6 2.2.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性 7 2.2.2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性 9 2.3锅炉汽包液位控制 11 2.3.1单冲量控制系统 11 2.3.2双冲量控制系统 12 2.3.3三冲量控制系统 13 3.控制理论分析 15 3.1PID控制理论 15 3.1.1PID控制器简述 15 3.1.2PID控制器的结构 15 3.2模糊控制理论 17 3.2.1模糊控制理论的基本思想 18 3.2.2模糊控制的系统组成 18 3.2.3模糊控制器的工作原理 19 3.3模糊PID控制 22 3.3.1模糊-PID控制器的基本结构 23 3.3.2模糊PID控制器的设计步骤 23 4.锅炉汽包液位PID控制系统设计及仿真研究 25 4.1 关于MATLAB 25 4.1.1 关于SIMULINK 25 4.1.2 仿真实现 26 4.2锅炉汽包水位的PID控制 26 4.2.1 汽包液位的PID控制系统的建立 26 4.2.2 PID参数的整定 28 5．模糊-PID控制系统设计及仿真研究 34 5.1 模糊-PID控制器设计 34 5. 2 仿真实现 35 5.3 几种控制效果比较分析 36 6．结束语 37 参考文献 38 致谢 40
