【MATLABgui设计+word原文】锅炉温度/液位控制研究及其界面设计

温度是工业中非常常见的参数，对此大多数工业工厂都有严格的温度要求。首先本文选择的锅炉是工业生产中非常常见的系统。同时，它也是一个具有非线性滞后、惯性和不确定性的控制对象。然后本文介绍了常规的PID温度控制，常规的PID控制具有结构简单、参数调整方便等优点，得到了广泛的应用。然而，常规PID控制的效果过于依赖于数学目标模型的准确性且对于对象模型的控制有很大的局限性，很难识别锅炉等精确模型。考虑到预期对象的非线性和时变性，以及多维概念、大量随机干扰、复杂的过程机理、不确定性和不完整的测量场等因素，很难建立精确的模型。此时，常规的PID控制很难解决这个复杂的问题，而模糊控制的出现更好的解决了这个问题。之后，随着智能控制的发展，基于模糊控制的PID模糊控制越来越完善，在温度控制中取得了良好的控制效果。仿真结果表明，PID模糊控制在高速响应、残余系统抑制和抗干扰方面优于常规PID控制。本文对仿真模型进行控制，起到了良好的控制效果，具有一定的实际意义。最后，尝试基于MATLAB APP Designer开发了一种基于智能控制的温度调节仿真软件，获得较好的运行成果。

1. 温控系统建模

2. 常规PID控制和模糊PID控制

该控制系统正常运行，需要点击工具栏中的运行按钮。运行时间也可根据自己需要而定。模糊控制和常规PID控制温度输出波形如图27；
据图27所示，在三个目标温度值下，模糊控制始终无法稳定输出目标温度值，因此模糊控制具备的灵活性还需要与常规PID控制下输出温度的上升时间tr和峰值时间tp更快速相结合，使得输出温度值具备有效得减小系统超调和振荡次数的稳定性。因此。灵活的模糊控制需要与常规PID的控制作用相结合，使得智能温度控制锅炉系统的快速性和稳定性得以优化。

3. 常规PID、模糊控制、模糊PID三种控制器

如图所示，模糊控制在温度控制系统中，存在着较大的超调量，和缓慢的响应能力，不仅如此，稳态误差也较大；常规PID控制系统存在着实现了较快的响应能力，且实现了0稳态误差，但2次左右的振荡次数；模糊PID控制系统在响应能力方面迅速，且不存在多次振荡，微小的超调量和0稳态误差，在快速性、稳定性、准确性方面均优于模糊控制和常规PID控制方式。将三种控制算法对输出波形的控制性能归纳如下表12：

5.人机交互界面设计