(完整版)基于Matlab的恒温箱温度控制系统设计与仿真毕业设计

1.绪论 ........................................ 错误！未定义书签

1.1选题的目的、意义 ........................................

1.2对本课题涉及问题的研究现状 ..............................

1.2.1经典控制 .............................................................

1.2.2智能控制 .............................................................

1.2.3结论 .................................................................

1.3主要解决的问题 ..........................................

2.PID控制及仿真 ..............................................

2.1微分先行PID算法[7] ....................................

2.2参数辨识 ..............................................

2.3PID参数的整定 ..........................................

2.3.1PID参数的特点 ........................................................

2.3.2ZN经验公式法 .........................................................

2.4PID算法仿真 ............................................

3.1模糊控制基本原理[11] ...................................

3.1.1模糊控制基本思想 .....................................................

3.1.2模糊控制器的基本结构 .................................................

3.1.3模糊控制的特点 .......................................................

3.2模糊控制器的设计[12] ...................................

3.3温度模糊控制器的设计 ...................................

3.3.1控制器结构 ...........................................................

3.3.2模糊子集的选取 .......................................................

3.3.3模糊规则的确定 .......................................................

3.3.4模糊推理 .............................................................

3.4模糊控制仿真 ...........................................

3.4.1模糊控制仿真 .........................................................

4.模糊PID控制及仿真 .........................................

4.1模糊PID控制器结构 .....................................

4.2模糊控制器的设计 .......................................

4.2.1模糊子集的选取 .......................................................

4.2.2模糊规则的建立 .......................................................

4.2.3模糊推理及模糊决策 ...................................................

4.3模糊PID控制的仿真 .....................................

参考文献 .....................................................

答 谢 ...................................................

1.绪论

恒温箱主要用来控制温度，在目前工业生产及科学研究中有着重要的作用，因此设计一个高精度的恒温箱温度控制系统有着重要的实际意义和应用价值。为了控制恒温箱的温度，常

采用最早在时滞系统控制中应用的经典控制方法和近年来受到广泛关注的智能控制方法，同时二者相结合的复合控制方法由于具有二者的优点，因此也逐渐受到广泛的应用。本文中主要介绍PID控制算法、模糊控制算法及模糊PID控制算法对恒温箱的温度控制。

1.1选题的目的、意义

恒温箱主要用来控制温度，目前广泛的应用于实验室及科研工厂、企业等，同时它也为农业研究、生物技术测试提供所需要的各种环境模拟条件。因此可以广泛适用于药物、纺织、食品加工等无菌试验、稳定性检查以及工业产品的原料性、产品包装、产品寿命等测试。恒温箱还可供科研机关及医院做细菌培养之用，也可作育种、发酵以及大型养殖孵化等用途[1]。总之，恒温箱在目前工业生产及科学研究中有着重要的作用，因此设计一个高精度的温度控制系统有着重要的实际意义和应用价值。

Matlab是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境[2]。它可以实现对众多控制的仿真，而且仿真的效果好，可

以直观的反应控制的效果，因此用Matlab对恒温箱的温度控制系统进行仿真可以检测算法的正确性以及实用性。

1.2对本课题涉及问题的研究现状

为了实现对恒温箱的温度控制,常采用最早在时滞系统控制中应用的经典控制方法和近年来受到广泛关注的智能控制方法，同时二者相结合的复合控制方法由于具有二者的优点，因此也逐渐受到广泛的应用。 1.2.1经典控制

所谓经典控制方法是指针对时滞系统控制问题提出并应用得最早的控制策略，主要包括PID控制、Smith预估控制、大林算法这几种方法。

PID控制器由于具有算法简单，鲁棒性好和可靠性高等特点，因而在实际控制系统设计中得到了广泛的应用。PID控制的难点在于如何对控制参数进行整定，以求得到最佳控制效果[3]。

然而PID在时滞过程中的应用受到一定的限制,由于PID算法只有在系统模型参数为非时变的情况下,才能获得理想效果。当一个调好参数PID控制器被应用到模型参数时变系统时,系统的性能会变差,甚至不稳定[4]。尤其对于时滞较大,即额定时滞的系统,常规PID控制往往无能为力。但是,可以将它与其他的方法