丁昌鑫

【摘 要】我国的经济飞速发展，锅炉行业也十分突出，这门行业不是刚发展也不是已经发展到巅峰甚至已至夕阳，锅炉行业是一门可以与我们共存的永久的一项产业。这门行业也是经济发展时代必不可少的产品，而就目前的行业现状来说，锅炉发展仍然不够完善，不够方便，高效，安全。所以说未来如何发展出更加优秀的锅炉产品是必须值得去研究的。本文研究的锅炉出口水温控制系统是一次实验，采用先进算法完成对其过程中的温度控制。

【关键词】温度控制

一、课题研究概括

1、国内外发展现状

锅炉属于特种设备的范围，是具有高压和高温的热能设备。锅炉的燃烧方式有许多种，不管怎么样，它都是生产生活中的一个必不可少的东西，被我们广泛的使用。国外的锅炉工业在50年代～60年代发展迅速，而我国的锅炉产业建立就已经偏晚了。于新中国成立之后才开始发展。我国虽然在此领域发展较快，但是自动控制技术水平较于国际水平还是有一定的差距。需要我们努力追赶超越。

2、锅炉出口水温检测的意义

随着我们国家的经济迅猛发展已经广大人民的生活水平的提高，在锅炉方面，自然是有更多的需求，而锅炉的增多，在环境污染方面，材料浪费方面都是必然的。所以发展锅炉是有重要意义的，既然不可缺少那就要减少其带来的不良影响，让其更加方便，安全，精准。锅炉水温的自动化，也可以减少工作量。

二、设计内容、任务

要求利用PID控制技术做出锅炉出口水温的自动控制系统，假设被控对象为二阶惯性环节，利用MATLAB设计PID控制程序，整定出来最佳的控制参数。

要求在输入信号为r（k）=40时，控制器的输出要限定在[-110，110]，使得。

三、控制原理介绍

1、PID控制方案

就目前的发展来看，计算机技术得到广泛的应用而且控制方面的理论知識，技术支持也在不断的进步。至此PID技术已经日渐成熟，而且在实际的工厂生产生活中都得到非常大范围的应用。现在PID控制已经能在很多方面很好的实现精确的控制能力，譬如温度、水流量、液位、压力等等方面都能够自动的监测。

在实际的成产生活之中，应用最最广泛的就是比例微分控制，也就是我们经常说的PID控制，也称PID调节。这项调节器的问世距离今天已经有70年的历史，PID调节器具有许多许多的优点，因为其稳定性高、工作起来可行可靠、又简单容易调节而成为了最最主要的技术之一。

PID控制是一种线性的负反馈控制器，是通过给定与实际之间构成的控制偏差：

控制规律为：

函数表达形式为：

PID控制的控制规律和作用如下示：

（1）P控制：比例控制是最简单的一种控制的方式。是要求控制器的输出与输入成比例关系，这样就能较快的克服扰动，从而使得系统可以更快速的达到稳定的状态。也仅仅是有比例控制时才存在稳态误差。

（2）I控制：在I控制之中，控制器的输出和输入误差积分成正比。为了消除系统之中的稳态误差，那么就需要在系统中加入积分项。积分项会随着时间的增大而增大，这样的话，就算是误差很小，积分项也会不小，从而推动控制器，使得输出增大以至于误差再减小，直至误差为零。

（3）D控制：在D控制中，是控制器的输出与输入误差的微分成正比。在控制系统之中，常常会有震荡以至于失稳的状况发生。原因就是存在着比较大的惯性部分或者滞后部分。因此要抑制，所以仅仅是加入I控制是不够的，还需要加入D控制，可以预测误差变化的趋势，避免被控的部分出现太过严重的超调现象。

2、PID控制器的整定方法

PID控制的整定方法有许多种，譬如：理论计算法、工程整定法、阻尼震荡方法、临界比例方法以及反应曲线方法等。在我此次的设计之中采用的整定方案是工程整定法里面的一种方式，叫做动态特性参数整定法。这种方法是通过两点法求出带纯延迟的一阶特性方程，经过与广义的曲线对比之后，若基本吻合，就可以采用此方法。之后的过程中也有两种整定方法可以得到PID参数，在设计中我采用的是柯恩—库恩整定公式法。

四、仿真结果

1、被控参数的选择与整定

假设被控对象是二阶的惯性环节，那么它的传递函

调节阀装置的特性为：

广义对象的传递函数为：

将其等效为一阶惯性纯滞后：

运用两点法根据公式：T=2（t2-t1）;τ=2t1-t2与图中任取两点代入计算可以得到：T=12.4;τ=6.6;K=1

即等效为：

通过曲线拟合可以验证得到的广义对象一阶惯性带纯延迟后的参数，看曲线可以验证其等效的合理性。

五、总结

短短几天的课程设计很快就结束了，这次课设结束以后，让我意识到了自身的许多不足。在课设的过程中，我意识到学习好一门课程是多么的重要，在我需要用到它的时候，才不至于尴尬到许许多多的知识都需要去搜索与借鉴。本次过程控制技术课程设计完成不算艰难，因为没有用到太多的知识去辨证。不过在做课设的过程中许多已经到学过的东西已经不能很好的拿来使用，也让我意识到我平时的学习与积累是有多么的不足，给我敲响了警钟。

当然经过本次的课程设计，我也有些许收获，在老师的指导下，在我自身为完成课设的努力下，我也在课本上巩固了这部分的知识，使我印象深刻。在课设结束后，我也会继续学习控制方面的知识，找资料看视频搞懂一些不懂的疑问。

最后课程设计，是自己一个人的任务，也是团队协作讨论的平台。我相信这对我、对我们同学们都是记忆深刻的一次经历。