论文-李志刚-09自二-09020518 - 图文

SJ005-1

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY

毕 业 设 计 说 明 书

题目：串级PID控制在加热炉温度控制系统中的应用研究

二级学院： 电子信息与电气工程学院 专 业： 自动化 学生姓名： 李志刚 指导教师： 张燕红 评阅教师：

班级： 09自二 学号： 09020518 职称： 讲师 职称：

2013 年 6 月

摘要

摘要

在工业控制中，温度控制是十分重要的课题，对于不同的控制对象，有着不同的控制方式和模式。由于温度系统有滞后现象严重、惯性大的特点，所以难以建立精确的数学模型，这给控制过程带来了很大的难题。为了有效的解决这一难题，本文将以加热炉作为研究对象，来研究一种最佳的控制方案，从而达到系统稳定、超调量小、调节时间短的性能指标。

本文深入研究了加热炉可采用的控制方案，其中串级PID控制系统是由模糊PID控制器和经典PID控制器串级组成。温度PID控制器的原理是将温度偏差的比例、积分和微分通过线性组合来构成控制量，从而对被控对象进行控制，参数的调节是PID控制的重点，其作为串级控制的副回路最大的优点是能够有效的抗干扰。模糊PID控制研究了模糊控制的机理，确定了加热炉模糊控制器的结构，通过分析加热炉温升的特点，建立了模糊控制规则表。

借助matlab中的Simulink和Fuzzy工具箱，仿真分析了加热炉PID控制系统和串级PID控制系统。结果表明当采用PID算法时，系统的调节时间为9s，超调量为58%，上升时间为3s,振荡了5次，而采用串级PID控制算法时，系统的调节时间为3s,是PID控制算法的1/3，超调量为25%，是PID控制算法的1/2,上升时间为1s,是PID控制算法的1/3,振荡次数为1次，能够较为平稳的进入稳态，能够满足技术要求。因此，模糊PID控制器和经典PID控制器串级而成的串级PID控制系统能够满足工业技术要求，是一种良好的温度控制方法。

关键词:温度控制；串级PID控制；参数整定；仿真