李涛

【摘 要】我国虽说是能源大国，但是落后的工业生产设备是非常多的能源在生产过程中就被浪费。比如锅炉作为重要的能源转换设备能耗巨大，但由于我国的锅炉控制技术水平较低，好多能源被浪费在了锅炉上，而且生产效率低。因此必须要提高锅炉的控制系统，使它高效，安全，稳定的运转。本篇设计的锅炉出口水温的控制采用了PID控制，运用MATLAB进行仿真到最后的被控过程整定都是比较先进的控制算法，可以有效的对锅炉出口水温进行控制，从而节省资源，能源。过程控制技术对于我们有着十分重要的作用，它存在与生活的方方面面，影响着人们的生活质量。正因为有了它的存在，使能源不再变得浪费，从而侧面影响着人们的生活环境，让我们的环境越来越好，让我们的生活质量越来越好。

【关键词】PID控制;MATLAB仿真;被控过程整定

一、生产工艺和控制原理介绍

1.1生产工艺介绍

锅炉在我国扮演着极其重要的角色，大到工业生产，例如炼钢，炼铁等基本工业生产，小到每家每户冬天的取暖。但是锅炉的控制设备比較落后，导致大量的能源还没投入到生产中就被锅炉给浪费了，因此先进的锅炉自动控制设备研发也是大势所趋，应运而生。它经济实惠，节约资源，节省人力。

1.2控制原理介绍

本次采用的PID控制技术就是比例，积分，微分三者组合调节控制，因为它的控制特点使它在整个工业生产控制中占有极其重要的位置。它是历史最久，生命力最强的基本控制方式。

PID控制器，其输入为设定值r（t）与被调量实测值y（t）构成的控制偏差信号e（t）.

PID控制规律：

PID函数形式表示：

二、PID控制器参数整定方法介绍

PID控制器参数整定方法：理论计算法，工程整定法，临界比例法，反映曲线法，阻尼振荡法。理论计算整定法需要依据数学模型，利用理论计算确定参数。但是只有理论技算和数学模型的建立是不够的，我们需要大量的实验，利用实验所得的数据获得经验进行参数的确定和整定，这种方法费时，费力。工程整定法是在控制进行的过程中进行参数的整定，操作简单，方便省时省力普遍被人们接受。余下的几种方法都是在特定的实验或者特定的条件下才能进行参数的整定，局限性较大。因此本次设计采用工程整定法。

三、控制参数及被控参数整定

3.1被控制参数整定

3.2控制参数整定

运用动态特性参数法整定，采用流传已久的科恩-库恩整定公式：

四、总结与展望

锅炉出口水温计算机控制系统设计总结如下：运用设计数字分离PID控制程序，整定PID参数，使理论计算与期望值都基本符合要求。但是在设计中遇到得一些计算数据运用得标准不一样采用近似值求出其他数据，但不影响系统得整体稳定性，因为近似值也是经验值，应该会有误差，但误差不会太大。

这次设计很有意义，在做设计的过程中体会到了各种控制装置之间来回切换，各种器件之间的运用。顺便复习了自动控制的知识和MATLAB的知识。因为它可以让我把学到的知识运用到实际中，使我的学习到的知识变得有了可变性。