PLC的锅炉温度模糊PID控制设计仿真+文献综述(6)
1.7.2 课题的研究目标
以锅炉温度为控制对象，将模糊控制技术加入常规PID控制前，利用PLC S7-300的编程知识以及MATLAB软件的仿真系统，设计基于PLC的锅炉温度模糊PID控制器，完成模糊PID控制的模块搭建以及系统的控制系统的运行调试。最后利用MATLAB对控制系统进行仿真测试，得出模糊PID控制的仿真曲线。并于常规PID控制曲线进行对比分析得出结论。
1.7.3 课题的研究思路
（1） 研究模糊控制理论并熟悉模糊控制的各个过程。
（2） 制定模糊控制的论域、模糊集合等参数；建立模糊控制规则和PID控制三个参数的模糊规则表。
（3） 选择合适的PLC型号、具体配置和相关控制参数等，确定设计思路并制定设计方案。
（4） 利用PLC梯形图编程设计一套完整的模糊PID控制器。
（5） 实现模糊PID各个模块的搭建；对控制系统和模块进行运行调试。
（6） 利用MATLAB软件对控制系统进行仿真测试。
（7） 将系统仿真曲线图与常规PID控制曲线图做出对比分析，得出结论。
1.7.4 课题的研究重点与难点
（1） 模糊控制过程的研究以及模糊控制规则表的建立。
（2） 模糊PID控制各个模块的设计与搭建。
（3） 利用PLC梯形图编制模糊PID控制器程序。
（4） 利用MATLAB软件中SIMULINK和fuzzy工具箱对控制系统进行仿真。
1.7.5 课题的主要工作内容
本文以锅炉温度为被控对象，实现基于西门子PLC S7-300的温度模糊PID控制器设计，完成模糊PID模块的搭建和系统的运行及调试。并利用MATLAB软件对所设计的控制系统进行仿真测试。
论文主要工作内容：
（1） 模糊控制基本论域的确定；模糊控制规则表、控制语句的建立；
（2） 模糊PID控制原理图的确定及绘制；
（3） 模糊PID控制各个模块的设计和搭建；
（4） PLC S7-300流程图设计的确定，以及对控制系统程序的编写；
（5） 程序的运行调试及修改；
（6） 对编译程序各个模块实现的说明，地址分配的说明；
（7） MATLAB软件对系统的仿真测试；
（8） 对整个系统所实现的结果进行总结与分析。
2 PID控制器
2.1 PID控制器的概述
在工业控制系统中，PID 控制器最为常用且最为经典。PID 是“比例-积分-微分”的缩写，它从比例、积分和微分三个环节来实现对系统的控制。常规PID控制系统由PID控制器和被控对象组成。因为PID控制具有算法简单、鲁棒性好和可靠性高的特点，所以工业控制中一般都采用PID控制技术。时至今日，估计仍约有近 90%的工业控制采用PID结构[3]。在实际生产过程中，由于受到参数整定以及周围环境等复杂的原因，常规 PID控制器的参数整定经常效果不佳、控制效果不良，而且其对周围环境参数变化的实时响应性不太理性。针对上述问题，人们长期以来一直研究提升PID控制性能的技术，以适应越来越高的控制要求以及复杂的工况环境。
2.2 PID控制器的基本理论
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成控制偏差e(t)：
将偏差e(t)的比例(Proportional)、积分(Integral)和微分(Derivative)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，因此称为PID控制，PID控制系统原理如图2.1所示：