毕业设计---实验锅炉炉温自校正PID控制系统设计.doc

毕业设计(论文) 题目：实验锅炉炉温自校正PID控制系统设计 摘 要 本文以递推最小二乘法为自适应规律, 研究实验锅炉温度控制, 用MATLAB语言编程并进行系统仿真, 在仿真结果的基础上进行分析研究. 结果表明当采用自校正PID算法时, 系统有自适应能力, 能根据被调节系统自动调节KP、KI、KD 参数使系统达到稳定, 解决了长期以来大时滞实验锅炉系统PID参数设定难的问题. 为了使系统更精确, 本文采用了“带遗忘因子的递推最小二乘法”估计算法. 关键字： 自校正PID; 炉温控制; 参数估计; 最小二乘法 ABSTRACT This paper adopts recursive least square method to research how to control the experimental boiler temperature and uses MATLAB to program and simulate. The further research and analysis are made on the basis of system simulation results, The results show that when adopting the self-revised PID controller, the system can adapt the complex working conditions and the controller can select the PID parameters automatically. Morever, it has solved the difficult problem of setting large delay experimental boiler system PID parameters. In order to make the system more accurate, this paper adopts the estimation algorithm of recursive least-square method with forgetting factor. Keywords： Self-revised PID Controller; Temperature Control; Recursive Least Square Method; Parameter Estimation 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1.1 选题背景及意义 1 1.2 论文的主要内容 1 1.3 本人主要工作 1 2 常规PID控制算法及其改进算法 2 2.1 常规PID控制原理 2 2.1.1 常规PID调节器算法 2 2.1.2 常规PID调节器的参数整定 3 2.1.3 常规PID调节器在实际应用中的局限 3 2.2 数字PI D控制 3 2.2.1 位置式PID控制算法 4 2.2.2 增量式PID控制算法 5 2.2.3 数字PID控制器的参数整定方法 5 2.2.4 采样周期的选择 6 3 自校正PID控制算法 7 3.1 自适应控制系统原理 7 3.1.1 概述 7 3.1.2 模型参考自适应控制 8 3.1.3 自校正控制 8 3.2 自校正控制系统 9 3.3.1 递推最小二乘估计 10 3.3.2 带遗忘因子的递推最小二乘算法的递推算式 12 3.3.3 初值的确定 13 3.4 本论文所用自校正PID控制算法 13 3.4.1 具体框图和原理 13 3.4.3 带遗忘因子的递推最小二乘法 17 4 系统硬件的结构设计 18 4.1 系统硬件的结构 18 4.2 自校正PID实验锅炉控制系统原理 18 4.3 自校正控制算法设计 20 4.4 自校正PID算法设计流程图 21 5 Matlab 仿真及结果分析 22 6 结论 26 参考文献 27 致 谢 28 附 录 29 1 绪论 1.1 选题背景及意义 锅炉炉温控制是典型的工业过程控制对象，例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。通常，电阻炉炉温控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制。通