基于单片机模糊PID控制控制的锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计
摘要：过热蒸汽温度作为工业锅炉运行中的一项重要参数，反映出设备运行的经济性和安全性，锅炉过热蒸汽温度过高或过低，都将给安全生产带来不利影响，必须严格地将温度控制在给定值附近。锅炉过热蒸汽温度被控对象是一个多容环节，具有大延迟、大惯性以及时变性等特性，干扰因素多，属于可控性比较差的一个调节对象。针对锅炉过热蒸汽温度的上述特点，本文在分析了锅炉过热蒸汽温度的调节任务，温度调节对象的静、动态特性，控制难点和设计原则的基础上，充分利用模糊PID控制的动态特性好和PI调节能消除静态偏差的特性，通过调整模糊PID控制器的控制规则，改善了控制系统的系能。本文设计了一种基于AT89C52单片机的锅炉过热蒸汽温度监控系统,这种方案可大大提高锅炉工作效率和控制精度，使锅炉过热蒸汽温度按实际生产稳定在一定范围，提高锅炉工作的安全性，有助于自动化水平的提高。并且利用单片机实现温度监控，具有成本低廉、可靠性高、结构简单等特点。
关键词：过热蒸汽； 温度； 模糊PID控制； 单片机
Boiler superheated steam temperature control system based on single chip microcomputer control
ABSTACT ：Superheated steam temperature is an important parameter in the operate course of the industry boiler, it reflects the security and efficiency of the equipment operate. The boiler superheated steam temperature is excessively high or excessively low, will all bring disadvantage effect to the safe production, so we must control the temperature in the round of initialization. The boiler superheated steam temperature object is a mini-container element, it has a big delay characteristic and a variety model with variety time characteristic, it also has many disturbances, it belongs to a more difficult adjust object. According to the above features of boiler superheated steam temperate, this dissertation studied the application of Fuzzy-PI composite serial control in the boiler temperature system of boiler by the fully use of both the good dynamic characteristics of fuzzy PID control and eliminating static deviation of PI control on the base of analysis to the adjust mission of the boiler temperature , the static characteristics and the dynamic characteristics of the boiler temperature object, the difficulty to control it and its design principle. Then control rules of the fuzzy PID controller were adjusted, so it improves the performance of control system.
Keywords: Superheated Steam; Temperature; Fuzzy PID Control; Single
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本课题研究所采用的方法 3
1.4 本论文研究的主要内容 4
第二章 锅炉过热蒸汽温度控制系统的概述 6
2.1 锅炉系统的工艺流程简介 6
2.2 锅炉过热蒸汽温度调节的任务 7
2.3自动控制系统的组成及框图 8
2.4 锅炉过热蒸汽温度控制的难点及设计原则 9
第三章 控制系统的设计 12
3.1 被控对象的静、动态特性及控制参数选择原则 12
3.1.1 被控调节对象的静态特性 12
3.1.2 被控调节对象的动态特性 12
3.1.3选择控制参数的原则 12
3.2检测、变送器选择 12
3.2.1温度传感器的选择 13
3.2.2 A/D转换模块 15
3.3执行器选择 18
3.4控制器的设计 19
3.4.1模糊控制基本原理 20
3.4.2模糊自适应PID控制器 21
3.4.3控制器参数自整定 22
3.4.4控制规则的设计 23
第四章 控制系统的硬件设计 27
4.1系统总体方案设计 27
4．2系统硬件设计 27
4.2.1 AT89C52单片机的特点 27
4.2.2电源模块设计 29
4.2.3 模拟信号放大模块 29
4.2.4报警电路设计 30
4.2.5显示电路模块 31
第五章 控制系统的软件设计 33
5.1 DS18B20程序模块设计 34
5.2 报警程序设计 35
5.3 A/D转换程序设计 37
5.4模糊PID参数整定设计 38
参考文献 40
致谢 41
附录1 系统硬件原理图 42
参考文献
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