温度自整定原理

热水锅炉温度控制的模糊PID参数自整定方法

热水锅炉温度控制的模糊ＰＩＤ参数自整定方法

张秀滢

刘强

（中煤邯郸设计工程有限责任公司）

摘要：针对热水锅炉温度控制中ＰｌＤ参数人工整定的困难和参数自整定的必要性，对Ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ参数自整定原理和方法进行了讨论，并对燃煤热水锅炉供暖系统进行了试运行，表明其正确、有效和实用性。

关键词：锅炉温度控制模糊ＰＩＤ参数自整定

ｋ．为．Ｋ『厂一模糊比例、积分、微分系数

比例系数Ｋ，＝Ｋ；＋胆，Ｅ吼（２）

积分系数Ｋ，＝Ｋ，＋胆，Ｅｑｉ（３）微分系数Ｋ庐Ｋ升陋，Ｅａｄ（４）

０引言

ＰＩＤ算法由于其结构简单、鲁棒性好和可靠性高的特点，成为迄今为止应用最广泛的控制算法。然而在热水锅炉的温度控制中，由于被控对象具有非线性、时变、大滞后等特点，且热水锅炉温度控制受环境温度和燃料等诸多因素影响，导致难以建立精确的数学模型，难以确定最佳的控制器参数。此时，传统的ＰＩＤ控制对进一步提高控制对象的质量遇到了极大的困难，难以获得良好的效果。为了克服常规ＰＩＤ调节器的不足，提高其性能，人们进行了进一步的研究。

模糊控制是智能控制理论的一个分支，近十年来正以它全新的控制方式在控制界受到了极大的重视并得到了迅速发展。与传统的ＰＩＤ控制方式相比，它具有

PID参数自整定的方法及实现 近年来出现的各种智能型数字显示调节仪，一般都具有PID参数自整定功能。仪表在初次使用时，可通过自整定确定系统的最佳P、I、D调节参数，实现理想的调节控制。在自整定启动前，因为系统在不同设定值下整定的参数值不完全相同，应先将仪表的设定值设置在要控制的数值（如果水电站或是中间值）上。在启动自整定后，仪表强制系统产生扰动，经过2~3个振荡周期后结束自整定状态。仪表通过检测系统从超调恢复到稳态（测量值与设定值一致）的过度特性，分析振荡的周期、幅度及波形来计算仪表的最佳调节参数。理想的调节效果是，设定值应与测量值保持一致，可从动态（设定值变化或扰动）合稳态（设定值固定）两个方面来评价系统调节品质，通过PID参数自整定，能够满足大多数的系统。不同的系统

由于惯性不同，自整定时间有所不同，从几分钟到几小时不等。

我单位有一台DYJ-36-2型油加热器。该油加热器是由加热炉体、载体传输通道、膨胀系统及电控装置构成，与用热设备组成了一个循环加热系统。热载体（导热油）在炉体内被电热管加热后，用热油泵通过管路传送到用热设备，放热后再次回到炉体内升温，实现连续循环过程。控制油温的调节仪表时日本SHIMADEN（岛电）公司的SR73

锅炉汽包水位自整定模糊PID控制

第２６卷第３期

２００８年７月沈阳师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｚＰｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｖ０１．２６．Ｎｏ．３Ｊｕｌ．２００８文章编号：１６７３—５８６２（２００８）０３—０２９４—０３

锅炉汽包水位自整定模糊ＰＩＤ控制

于洪泽１，２

（１．沈阳理工大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１１０１６８；２．辽东学院机电学院，辽宁丹东１１８００３）

摘要：锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统．在建立锅炉汽包水位调

节系统的基础上，运用自整定模糊ＰＩＤ控制对汽包水位进行控制．并对控制器的设计进行仿真分

析，结果表明自整定模糊ＰＩＤ控制改善了汽包水位控制系统的静、动态特性，从而实现了对锅炉汽

包水位的最佳实时控制．

关键词：锅炉；汽包水位；模糊控制；模糊自整定ＰＩＤ控制；仿真

中图分类号：ＴＫ２２３．１＋３文献标识码：Ａ

在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数．若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸．同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要．锅炉水位

§5 变压器保护

§5-1 变压器的纵差保护（作为变压器的主保护）

一、变压器纵差保护的特点

1、变压器高、低压两侧额定电流不同（变压器存在变比nT），故需适当选择高、低压侧TA的变比：nTA低 / nTA高= nT

2、励磁涌流Ily → Ibp （不平衡电流）

变压器的励磁电流I →T原、副边电流折算到同侧后不相等→Ibp）

当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，Il↑↑→ Ily → Ibp↑↑

Ily的特点：

*包含很大成分的非周期分量

*包含大量的高次谐波（以二次谐波为主）

*波形之间出线间断（间断角为 ）

防止Ily影响的措施

*采用具有速饱和铁心的CJ

*利用二次谐波制动

*利用波形间断制动或波形不对称制动（正半波与负半波不对称）

2、变压器两侧电流相位差 → Ibp

Y/ -11接线的变压器： 正序：T的 侧超前 侧：30 ；

负序：T的 侧落后 侧：30

相位校正措施：

T的 侧：三个二次电流：

I ；I I I ；II1a2b3c

T的 侧：三个二次电流：

Y 1(I Y I Y)；I Y 1(I Y I Y)；I Y 1(I Y I Y) I1ab2bc3ca对于常规保护，T的 侧三个TA接成Y形，T的Y侧

实用的模糊PID算法

参数自整定模糊PID控制器设计

【摘要】在借鉴传统PID控制应用工业现场基础上，引进模糊规则的调用方式。根据偏差绝对值和偏差变化率绝对值的改变，在线调节PID参数，最后进行MATLAB仿真，经过比较传统PID控制与模糊PID动态性能的差异，验证模糊PID动态性能得到明显的改善。

【关键词】模糊PID、控制器

传统PID (比例、积分和微分)控制原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛应用于各种工业过程控制领域。但是PID控制器也存在参数调节需要一定过程，最优参数选取比较麻烦的缺点，对一些系统参数会变化的过程，PID控制就无法有效地对系统进行在线控制。不能满足在系统参数发生变化时PID参数随之发生相应改变的要求，严重的影响了控制效果。本篇文章介绍了对模糊PID控制性能改善，它不需要被控对象的数学模型，能够在线实时修正参数，使控制器适应被控对象参数的任何变化。并对其进行仿真验证，结果表明模糊PID控制使系统的性能得到了明显的改善。

1、传统PID与模糊PID的比较

PID控制

PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时，采用PI

实用的模糊PID算法

参数自整定模糊PID控制器设计

【摘要】在借鉴传统PID控制应用工业现场基础上，引进模糊规则的调用方式。根据偏差绝对值和偏差变化率绝对值的改变，在线调节PID参数，最后进行MATLAB仿真，经过比较传统PID控制与模糊PID动态性能的差异，验证模糊PID动态性能得到明显的改善。

【关键词】模糊PID、控制器

传统PID (比例、积分和微分)控制原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛应用于各种工业过程控制领域。但是PID控制器也存在参数调节需要一定过程，最优参数选取比较麻烦的缺点，对一些系统参数会变化的过程，PID控制就无法有效地对系统进行在线控制。不能满足在系统参数发生变化时PID参数随之发生相应改变的要求，严重的影响了控制效果。本篇文章介绍了对模糊PID控制性能改善，它不需要被控对象的数学模型，能够在线实时修正参数，使控制器适应被控对象参数的任何变化。并对其进行仿真验证，结果表明模糊PID控制使系统的性能得到了明显的改善。

1、传统PID与模糊PID的比较

PID控制

PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时，采用PI

中国矿业大学

本科生毕业设计

2012 年

6 月 徐州

中国矿业大学毕业设计任务书

任务下达日期：**

毕业设计日期： **

毕业设计题目： 电动机PID自整定控制

毕业设计专题题目：

毕业设计主要内容和要求：

1、 查阅文献，了解直流电动机转速控制的策略与研究现状； 2、 学习数字PID的基本原理及编程实现方法； 3、 学习基于继电反馈的PID控制参数自整定的方法； 4、 设计基于单片机的直流电动机转速控制系统； 5、 翻译一篇近五年的英文文献。

指导教师签字：

郑 重 声 明

本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。

本人签名： 日期：

中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的

能力；③研究内容的

·60·

工业仪表与自动化装置　　　　　　　　　　　　1997年第4期

新型PID控制及其应用

第一讲　PID控制原理和自整定策略

陶永华

华东冶金学院　马鞍山:243002

　　编者按　随着控制仪表的发展,新的控制技术不断出现,先进的控制算法不断产生和发展。本刊以前曾发表不少这类的专题文章。为了使读者能系统了解这个领域的内容和产品发展概况,我们特请陶永华教授以讲座形式作全面介绍。讲座共分六讲:第一讲,PID控制原理和自整定策略;第二讲,自适应PID控制;第三讲,智能PID控制;第四讲,模糊PID控制;第五讲,多变量PID控制;第六讲,新型控制器产品发展概述。

　　PID控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点,被广泛应用于工业过程控制。当用计算机实现后,数字PID控制器更显示出参数调整灵活、算法变化多样、简单方便的优点。随着生产的发展,对控制的要求也越来越高,随之发展出许多以计算机为基础的新型控制算法,如自适应PID控制、模糊PID控制、智能PID控制等

等。本讲座共分6讲,将着重介绍这些新型PID控制原理、方法及其应用。我们期待着把PID控制提到一个新的水平。

1　PID控制原理

1.1　模拟PID控制器

模拟PID控制系统原

1、电力变压器的各种整定计算

过电流保护

保护装置的动作电流（应躲过可能出现的过负荷电流）

Iop?K?Kre1KKghI1rTjxKrnTA A

保护装置的灵敏系数[按电力系统最小运行方式，低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的短路电流校验]

Ksen?I2k2?minIop?1.5

保护装置的动作时限（应与下一级保护动作时限相配合），一般取0.5~0.7s 电流速断保护

保护装置的动作电流（应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流）

Iop?K?Kre1K??k3?maxI2jxnTAA

保护装置的灵敏系数（按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流校验）

Ksen?I1??k2?minIop?2

低压侧单相接地保护（利用高压侧三相式过电流保护）

保护装置的动作电流和动作时限与过电流保护相同

保护装置的灵敏系数[按最小运行方式下，低压侧母线或母干线末端单相接地时，流过高压侧（保护安装处）的短路电流校验]

Ksen?I2k1?minIop?1.5

低压侧单相接地保护（采用在低压侧中性线上装设专用零序保护）

保护装置的动作电流（应躲过正常运行时，变压器中性线上流过的最大不平衡电流，其值按国家规定G

7-5 自整角机

自整角机是一种对角位移或角速度的偏差有自整步能力的控制电机，他广泛用于显示装置和随动系统中，使机械上互不相连的两根或多根转轴能自动保持相同的转角变化或同步旋转，在系统中通常是两台或多台自整角机组合使用。产生信号的一方称发送机，接收信号的一方称为接收机。

一、使用说明

1、自整角机技术参数 发送机型号 BD-404A-2 接收机型号 BS-404A 激磁电压 220V±5% 激磁电流 0.2A 次级电压 49V 频率 50HZ

2、发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法

旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘（或手拨指针圆盘）至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。

3、接线柱的使用方法

本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L1、L2（L1′、L2′）表示；次级绕组用T1、T2、T3、（T1′、T2′、T3′）表示。使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验要求。（注：电源线、连接导线出厂配套）。

4、发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻