水温控制系统毕业论文摘要

基于PID的锅炉温度控制系统设计 摘要:利用BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,将神经网络PID与LabVIEW友好地人 机交互结合,实现对锅炉温度的控制.仿真结果表明,该系统具有更小的超调量,并且更快地到达需要的控制温 度. 关键词:BP神经网络;PID控制;温度控制 温度是锅炉生产蒸汽质量的重要指标之一,也是保证锅炉设备安全的重要参数.同时,温度是影响锅 炉传热过程和设备效率的主要因素.例如,在利用烟化炉对锌、铝冶炼过程中,如果温度过低,则还原速度 和挥发速度都会降低;但温度也不宜过高,否则在温度超过1 250℃时,可能形成Zn-Fe合金,有害于烟 化炉的作业,因此温度的精确测量和控制是十分必要的.作为工业控制系统中的基本方式,PID控制对于 动态反应较缓慢的工业过程是非常好的控制规律[1].但是,当工业过程复杂,负荷变化很多,对象的纯滞 后又较大时常规PID控制达不到要求,为了解决上述问题系统采用PLC作为下位机,PC作为上位机,利 用labVIEW构造人机交互界面,应用神经网络PID对系统进行控制,设计锅炉温度的监制电路. 1 系统总体设计 系统通过热电偶传感器检测出锅炉的温度,采集的信号经过A/D电路转换后传给PLC控制器.PLC 根据数据做出判断,当锅炉处在升温阶段时对锅炉进行加热,当锅炉处于保温段时调用PID算法控制温 度满足输出要求.同时PLC把数据传给PC机,PC机做出显示和报警.具体电路如图1所示. 1·1 主控芯片 S7-300PLC是西门子生产的模块式中小型PLC,提供了大量可以选择的模块,包括:PS 电源模块、CPU模块、IM接口模块、SM信号模块、FM功能模块和CP通信模块.其中FM模块可实现高 速级数、定位控制、闭环控制功能;CP模块是组态网使用的接口模块常用的网络有PROFIBUS,工业以太 网及点对点连接网络.这些模块可以通过U形总线紧密地固定在轨道上,一条导轨共有11个槽号:1号槽 至3号槽分别放置电源、CPU、IM模块4号槽至11号槽 可以随意放置其他模块. 1·2 通信网络 一般的自动化系统都是以单元生产设备 为中心进行检测和控制,不同单元的生产设备间缺乏信息 交流,难以满足生产过程的统一管理.西门子全集成自动 化解决方案顺应了当今自动化的需求,TIA从统一的组态 和编程、统一的数据管理及统一的通信三方面集成在一 起,从现场级到管理级,可以使用如工业以太网、PROFIB- BUS,MPI,EIB等通信网络.根据设计的需要可以自由选择通信网络的配置[2]. 1·3 温度传感器 热电偶是将2种不同的导体焊接起来组成闭合回路,当两端节点有温度差时,两端点 之间产生电动势,回路中会产生电流,这种现象称为热电效应.热电偶温度传感器就是利用这一效应来工 作的.在工业生产过程中被测点与基准节点之间的距离常常过远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采 用补偿导线的方式进行补偿[3]. 1·4 显示界面 LabVIEW是美国NI公司推出的图形化工业控制测控开发平台,是目前应用最广、发展 最快、功能最强的图形软件集成开发环境.LabVIEW具有界面友好、开发周期短等优点,广泛应用于仪器 控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域.所以,我们可以在计算机上采用它来实现对设备运行状态的 监控,同时也可以对各种数据进行采集显示.系统的温度显示界面如图2所示. 2 系统控制算法设计 PID控制是工业过程控制中最常用的一种控制方法, 但常规的PID控制在被控对象具有复杂的非线性时,如锅 炉的温度控制,不仅具有较大的纯延迟,而且模型也不确 定时,对于这种对象往往难以达到满意的控制效果.BP神 经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,通过神 经网络自身的学习,找到最佳组合的PID控制参数,以满 足控制系统的要求.具体的神经网络PID控制系统框图如 图3所示. 设PID神经元网络是一个3层BP网络,包括2个输入节点,3个隐含层节点,1个输出接点.输入节 点对应所选的系统运行状态量,如系统不同时刻的输入量和输出量等,必要时要进行归一化处理.输出节 点分别对应PID控制的3个可调参数KP,KI,KD.输入层的2个神经元在构成控制系统可分别输入系统 被调量的给定值和实际值.由文献[4]和[5]中的前向算法可得到输出层的权系数计算公式为: 3结论 PID控制算法是一种易于实现而且经济实用的方法,具有很强的灵活性,但在被控制对象具有复杂的 非线性时,难以满足控制要求,而神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,神经网络PID与 LabVIEW结合实现对锅炉温度的数据采集、控制和显示,提高了锅炉监控系统的效率. 参考文献: [1] 邓洪伟.供暖锅炉温度和压力的PLC控制[J].动力与电力工程,2008(18):93-94. [2] 张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007. [3] 何希才.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004. [4] 何离庆.过程控制系统与装置[M].北京:重庆大学出版社,2003. [5] 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006.

温度相关的毕业设计 ·基于单片机的数字温度计的设计·基于MCS-51数字温度表的设计·单片机的数字温度计设计·基于单片机的空调温度控制器设计·基于数字温度计的多点温度检测系统·设施环境中温度测量电路设计·DS18B20数字温度计的设计·多点温度采集系统与控制器设计·基于PLC和组态王的温度控制系统设计·温度监控系统的设计·用单片机进行温度的控制及LCD显示系统的设计·单片机电加热炉温度控制系统·全氢罩式退火炉温度控制系统·数字温度计的设计·基于单片机AT89C51的语音温度计的设计·基于单片机的多点温度检测系统·基于51单片机的多路温度采集控制系统·基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文·基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文·西门子S7-300在温度控制中的应用·燃气锅炉温度的PLC控制系统·焦炉立火道温度软测量模型设计·温度检测控制仪器·智能温度巡检仪的研制·电阻炉温度控制系统·数字温度测控仪的设计·温度测控仪设计·多路温度采集系统设计·多点数字温度巡测仪设计·LCD数字式温度湿度测量计·64点温度监测与控制系统·温度报警器的电路设计与制作·基于单片机的数字温度计的电路设计·全氢煤气罩式炉的温度控制系统的研究与改造·温度检测与控制系统·红外快速检测人体温度装置的设计与研制·具有红外保护的温度自动控制系统的设计·基于单片机的温度测量系统的设计·数字温度计设计·DS18B20温度检测控制·PN结（二极管）温度传感器性能的实验研究·多功能智能化温度测量仪设计·软胶囊的单片机温度控制（硬件设计）·空调温度控制单元的设计·大容量电机的温度保护——软件设计·大容量电机的温度保护 ——硬件电路的设计·基于DS18B20温度传感器的数字温度计设计·热轧带钢卷取温度反馈控制器的设计·基于单片机的温度采集系统设计·多点温度数据采集系统的设计·基于单片机的数字式温度计设计·18B20多路温度采集接口模块·基于单片机的户式中央空调器温度测控系统设计·单片机电阻炉温度控制系统设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统设计·基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计·基于DS18B20的多点温度巡回检测系统的设计·基于单片机的多点无线温度监控系统·基于MSC1211的温度智能温度传感器·用集成温度传感器组成测温控制系统·室内温度控制报警器·自动温度控制系统·烤箱温度控制系统·基于单片机的电加热炉温度控制系统设计·基于PLC的温度监控系统设计·基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器软件设计·温度箱模拟控制系统·基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器硬件设计·数字式温度计的设计·温度监控系统设计·基于单片机的电阻炉温度控制系统·基于plc的温度湿度检测和显示系统设计·基于单片机的3KW电炉温度控制系统的设计·腔型肿瘤热疗仪温度控制系统设计·基于AT89S51单片机的数字温度计设计·吹塑薄膜挤出机温度控制与检测系统设计·电加热炉PLC温度自适应控制系统的研究·高压母线温度自动监测装置的设计·高压母线温度自动检测装置·小型热水锅炉单片机温度控制系统·消毒柜单片机温度控制·嵌入式系统在多点温度控制中的应用·单片机温度控制系统·上下限温度报警器的设计·基于单片机的饮水机温度控制系统设计·基于单片机的温度测量系统设计

毕业论文 (设计)指导书（适用于2007届电子信息工程、计算机控制专业）目 录毕业论文（设计）任务书一．毕业论文（设计）的目的和任务二．毕业论文（设计）的程序和步骤三．毕业论文（设计）的结构与要求四．毕业论文（设计）的指导工作及对学生的要求五．毕业论文（设计）与答辩的时间安排六．毕业论文（设计）成绩的评定七．毕业论文（设计）参考选题八．附件山东水利职业学院 信息工程系2007届学生毕业设计(论文)任务书指导教师 职 称 需要学生人数及专业课题名称课题内容及意义对学生的要求进度安排参考文献备注：学生分为计算机应用、电子信息、网络技术、计算机控制等专业。一．毕业论文（设计）的目的和任务根据国家教育部的要求，高等学校毕业生在毕业前要进行撰写论文或进行毕业设计（统称毕业环节），这是高等教育不可或缺的一个重要环节。毕业环节注重理论与实践相结合，将课堂学到的知识与实际工作中的问题结合起来，培养学生解决实际问题的能力，同时也增强了学生适应实际工作的能力，是迈向实际工作岗位前的一次重要演练。通过毕业论文（设计），使学生运用所学的软、硬件知识，独立分析解决计算机应用的实际问题，掌握应用软件开发的基本模式和步骤，以达到将理论知识学以致用、融会贯通的目的。学生论文（设计）要完成的任务是：1．根据所选毕业论文（设计）的题目，到各有关单位进行现场实习和调研，搜集并整理有关资料、文献。2．根据实习和调研所掌握的资料，对论文（设计）题目中所涉及的问题进行分析论证，提出见解，编写应用程序，最终完成论文（设计）。二．毕业实习与论文（设计）的程序和步骤：毕业论文（设计）的工作大致可分为如下阶段：（一）选题阶段根据给出的论文题，按自身的理解和对题目的熟悉程度，填报论文题目，学生也可自行选择未给出的论文题。学生须明确所选题目的要求及深度。学校根据学生填报的毕业论文（设计）志愿，在综合评定后，最终确定学生的论文题目，并指定指导教师。自选题须经指导教师认证。（二）撰写论文阶段在教师的指导下，对所选题目目前的状况及用户的要求进行需求分析，提出解决方案，画出系统流程图，编写程序，进行上机调试，最终完成论文（设计）。（三）毕业答辩阶段学生按期做完毕业论文（设计）后，交给指导教师审阅，教师要写出审阅意见，并在论文上签字。在没有特殊情况下，学生均须进行毕业答辩。答辩按以下程序进行：1．学生向答辩委员会报告本人论文的主要内容；2．答辩委员会和参加老师对论文提出问题；3．学生对所提问题进行答辩；4．答辩委员会给出答辩成绩。三．毕业论文（设计）的结构与要求◆毕业论文或毕业设计报告字数不少于12000字◆毕业论文（设计）任务书◆目录◆中文摘要◆英文摘要（Abstract）（可选）◆前言：本课题研究的意义、国内外相关课题的状况介绍等。◆系统的需求分析：系统需求、本课题任务及目的等。◆系统开发工具：本课题使用的软件工具介绍等。◆系统设计与开发：本课题程序结构、数据结构、算法、系统开发流程、主要模块及其原程序注释、遇到的问题及解决方案等。◆代码调试与系统测试：应用程序测试、系统测试等。◆总结：系统的功能、使用说明、存在的问题、收获和体会等。◆附录◆参考文献四、毕业论文（设计）的指导工作及对学生的要求（一）指导教师的主要工作指导学生拟定论文进度，布置给学生应完成的工作并检查其执行情况，每周至少半天时间对所带学生进行指导。引导学生拟定论文提纲，帮助学生分析论文所涉及的问题，对方案的可行性、流程的正确性、程序的严谨性等进行审查，并提出意见，做好论文的审阅和学生的释疑工作。（二）对学生的要求1、拟定个人工作计划，搜集、阅读、分析、整理有关资料；2、复习有关专业理论及编程需用的程序语言，做好实习、撰写论文准备工作。3、在毕业环节过程中，要严肃认真，积极主动，独立思考，努力钻研。对论文内容要充分理解和把握，要有自己的独立见解，不应简单抄袭资料。做好答辩的准备工作。4、遵守实习、劳动纪律，注意安全。服从教师指导，虚心向实习单位的工作按质、按量、按期完成毕业论文。五．毕业论文（设计）与答辩的时间安排序号 专业名称 毕业设计时间 备注1 电子信息专业（04级普通、对口） 第10周～第18周()2 计算机控制及应用专业（04级普通） 第10周～第18周()答辩时间另行通知。以上时间如有变化，会及时通知。六．毕业论文（设计）成绩的评定毕业论文的成绩分为：优、良、中、及格、不及格五级。毕业论文的成绩将综合考虑毕业环节个人表现、论文水平及毕业答辩的情况。七．毕业论文（设计）参考选题设计题目一 三相异步电动机转速控制系统1、 任务设计一个小型计算机控制系统，控制三相异步电动机的转速。要求在一定范围内电机转速保持在设定转速上。2、要求(1)、电机转速控制范围为0-1200RPM。（2）、要求设置相应的按钮使用户能够设置电机转速、算法参数大小以及电机的启动和停止等。（3）、电机控制算法可以采用PID算法、模糊控制算法、模糊PID控制算法等。（4）、电动机的转速调整通过晶闸管调压模块调整加到三相交流异步电动机的电压来实现。（5）、要求在系统处于稳定状态时，系统的设置值与实际输转速之间的误差（即稳态误差）控制在15%以内。设计题目二 电烤箱温度控制系统1、任务设计一个电烤箱温度控制系统，要求在一定范围内电烤箱温度保持在设定温度上。2、要求(1)、温度范围为0-200℃。（2）、温度值、控制参数等可以手动设置并能显示设定温度、实际温度、控制参数等（3）、系统的启动和停止等操作可以通过键盘控制。（4）、温度控制精度要求在正负5℃。设计题目三 自动往返小车的设计1、任务设计制作一款具有智能判断自动往返功能的小车，能沿设定轨道自动往返。路长20厘米，并在路的两边贴有黑线轨道，路中间贴有数片铁片，路两头有路障。2、要求（1）、能在路两头自动往返行驶（2）、寻迹功能（按路面的黑色轨道行驶）。（3）、检测路面所放置的铁片的个数的功能。（4）、计算并显示所走的路程和行走的时间，并可发声发光。设计题目五、自动水温控制系统1、任务设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。2、要求（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。（3）用十进制数码管显示水的实际温度。设计题目六、数字式工频有效值多用表1、任务设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率波动范围为50 ±1Hz、有失真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。参见附图。2、要求（1）测量功能及量程范围a、 交流电压：0～500V；c、 有功功率：0～25kW；d、 无功功率：0～25kvar；e、 功率因数（有功功率/视在功率）：0～1 。为便于本试题的设计与制作，设定待测0～500V的交流电压、0～50A的交流电流均已经相应的变换器转换为0～5V的交流电压。（2）准确度a、 显示为 位（～），有过量程指示；b、 交流电压和交流电流：±（％读数＋5个字），例：当被测电压为300V时，读数误差应小于±（％×300V＋）＝± ；c、 有功功率和无功功率：±（％读数＋8个字）；d、 功率因数：± 。（3）功能选择：用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示设计题目七、液体点滴速度监控装置1、任务设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图所示。2、要求（1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。（2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围为设定值 ±10% ±1滴。（3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。（4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出报警信号。3、说明（1）、控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。（2）、储液瓶用医用250毫升注射液玻璃瓶（瓶中为无色透明液体）。（3）、受液瓶用升的饮料瓶。（4）、 点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器（滴管滴出20点蒸馏水相当于1ml±）。（5）、赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约，也可自带支架；测试所需其它设备自备。（6）、滴速夹在测试开始后不允许调节。（7）、发挥部分第（2）项从站功能中，c中的“异常情况”自行确定。设计题目八、自动控制升降旗系统1. 任务设计一个自动控制升降旗系统，该系统能够自动控制升旗和降旗，升旗时，在旗杆的最高端自动停止；降旗时，在最低端自动停止。自动控制升降旗系统的机械模型如图所示。旗帜的升降由电动机驱动，该系统有两个控制按键，一个是上升键，一个是下降键。2. 要求（1）、按下上升按键后，国旗匀速上升；上升到最高端时自动停止上升；按下下降按键后，国旗匀速下降，下降到最低端时自动停止。（2）、能在指定的位置上自动停止。（3）、为避免误动作，国旗在最高端时，按上升键不起作用；国旗在最低端时，按下降键不起作用。（4）、升降旗的时间均为43秒钟，与国歌的演奏时间相等。（5）数字即时显示旗帜所在的高度，以厘米为单位，误差不大于2厘米。附件一：山东水利职业学院 信息工程系毕业论文（设计）撰写规范一、论文印装（一）装订要求论文一律用A4（210mm279mm）标准大小的白纸打印并装订（左装订）成册。论文在打印时，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订和批注。每页的上边距和左边距侧(订口)应分别留边25 mm，下边距和右边距(切口)应分别留边20 mm。（二）字体要求1. 论文标题： 小2宋体字，黑体；小标题1： 小3宋体字，黑体；小标题2： 4号宋体字，黑体；2. 正文标题： 参考（五）正文部分；3. 正 文： 小4宋体字；4. 参考文献： 5号宋体字；5. 英文摘要： 标题：小3， 正文：小4，字体 ：Times New Roman二、论文结构及要求毕业论文由以下部分组成：1.封面；2.毕业设计（论文）任务书；3.中文摘要；4.英文摘要；5.目录；6.正文；7.结论；8.致谢；9.参考文献；10.有关图纸(大于3#图幅时单独装订)。（一）封面及毕业设计（论文）任务书封面是论文的外表面，提供应有的信息，并起保护作用。封面上包括下列内容：1.论文题目，用三号宋体字标注在题目栏；2.论文的作者和指导教师；3.所属系（部、中心）、专业、年级、学号。论文封面（见附件八）。任务书由指导教师填写，经系（部、中心）或教研室主任签字后生效。（二）中英文摘要（中文在前，英文在后）及关键词摘要是论文内容的简要陈述，应尽量反映论文的主要信息，内容包括研究目的、方法、成果和结论，不含图表，不加注释，具有独立性和完整性。中文摘要一般为300 字左右，英文摘要应与中文摘要内容完全相同。“摘要”字样位置居中。关键词是为了满足文献标引或检索工作的需要而从论文中选取出的用以表示全文主题内容信息的词或词组。关键词包括主题和自由词：主题词是专门为文献的标引或检索，尽量从《汉语主题词表》中选用；自由词则是未规范化的即还未收入主题词表中的词或词组。每篇论文中应列出3～5个关键词，它们应能反映论文的主题内容。其中主题词应尽可能多一些，关键词作为论文的一个组成部分，列于摘要段之后。撰写要求有英文摘要的论文，还应列出与中文对应的英文关键词（Key words）。关键词排在摘要正文部分下方。（三）目录目录按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。主要包括绪论、正文主体、结论、致谢、主要参考文献及附录等。（四）绪论1.绪论其目的是向读者交代本研究的来龙去脉，作用在于使读者对论文先有一个总体的了解。绪论要写得自然、概括、简洁、确切。2.绪论的内容有如下几项：（1）研究的目的、范围和背景。（2）理论依据、实验基础和研究方法。（3）预期的结果及其地位、作用和意义。（五）正文正文是论文的核心部分，论文的论点、论据和论证都在这里阐述，因此它要占主要篇幅。由于论文作者的研究工作涉及的学科、选题、研究对象和研究方法、工作进程、结果表达方式等差异很大，所以对正文中要写的内容不作统一规定；但总的思路和结构安排应当符合“提出论点，通过论据或数据对论点加以论证”这一共同的要求。正文必需客观真切、准确完备、合乎逻辑、层次分明。1.对正文主题的要求（1）主题新颖，研究、解决、创立需研究和解决的问题。（2）主题深刻，抓住问题的本质，揭示事物的主要矛盾，总结出事物存在、运动、变化和发展的客观规律。（3）主题集中，一篇论文只有一个中心，要使主题集中，凡于本文主题无关或关系不大的内容不应涉及，不过多阐述，否则会使问题繁杂，脉络不清，主题淡化。（4）主题鲜明，论文的中心思想地位突出，除了在论文的题目、摘要、前言、结论部分明确地点出主题外，在正文部分更要注意突出主题。2.对结构的要求论文撰写通行的题序层次大致有以下几种格式：第一种 第二种 第三种 第四种一、 第一章 第一章 1.（一） 一、 第一节 . （一） 一、 （1） 1. （一） （1）格式是保证文章结构清晰、纲目分明的编辑手段，撰写毕业论文可任选其中的一种格式，但所采用的格式必须符合上表规定，并前后统一，不得混杂使用。格式除题序层次外，还应包括分段、行距、字体和字号等。第一层次（章）题序和标题居中放置，其余各层次（节、条、款）题序和标题一律沿版面左侧边线顶格安排。第一层次（章）题序和标题距下文双倍行距。段落开始后缩两个字。行与行之间，段落和层次标题以及各段落之间均为单倍行距。第一层次（章）题序和标题用小三号宋体字，黑体。题序和标题之间空两个字，不加标点。第二层次（节）题序和标题用四号宋体字，黑体。第三层次（条）及以下各层次题序及标题一律用小四号宋体字，黑体。（六）结论结论即结束语、结语，是在理论分析和实验验证的基础上，通过严密的逻辑推理得出的有创造性、指导性、经验性的结果描述。结论作为单独一章排列，但标题前不加“第XXX章”字样。结论是整个论文的总结，应以简练的文字说明论文所做的工作，一般不超过两页。（七）致谢对指导教师和给予指导或协助完成毕业设计（论文）工作的组织和个人表示感谢。文字要简捷、实事求是，切忌浮夸和庸俗之词。（八）主要参考文献1.参考文献参考文献应是论文作者亲自考察过的对毕业论文有参考价值的文献。参考文献应具有权威性，要注意引用最新的文献。参考文献在整个论文中出现的次序用[1]、[2]、[3]……形式统一排序，依次列出。2.参考文献的表示格式为：著作：[序号]作者.译者.书名.版本.出版地：出版社，出版时间.引用部分起止页期刊：[序号]作者.译者.文章题目.期刊名.年份.卷号(期数). 引用部分起止页会议论文集：[序号]作者.译者.文章名.文集名 .会址.开会年.出版地：出版者.出版时间.引用部分起止页例：[1] 刘国均,陈绍业.图书馆目录.第1版.北京:高等教育出版社，1957[2] 傅秉义,陈运泰,祁贵中.地球物理学基础.北京:科学出版社，1958,447[3] 华罗庚,王元.论一致分布与近似分析.中国科学，1973（4）：339~357三、其他要求（一）表格论文的表格可以统一编序（如：表15），也可以逐章单独编序（如：表），采用哪种方式应和插图及公式的编序方式统一。表序必须连续，不得重复或跳跃。表格的结构应简洁。表格中各栏都应标注量和相应的单位。表格内数字须上下对齐，相邻栏内的数值相同时，不能用‘同上’、‘同左’和其它类似用词，应一一重新标注。表序和表题置于表格上方中间位置，无表题的表序置于表格的左上方或右上方（同一篇论文位置应一致）。（二）图插图要精选。图序可以连续编序（如 图52），也可以逐章单独编序（如 图），采用哪种方式应与表格、公式的编序方式统一，图序必须连续，不得重复或跳跃。仅有一图时，在图题前加‘附图’字样。毕业设计（论文）中的插图以及图中文字符号应打印，无法打印时一律用钢笔绘制和标出。由若干个分图组成的插图，分图用a,b,c,……标出。图序和图题置于图下方中间位置。（三）公式论文中重要的或者后文中须重新提及的公式应注序号并加圆括号，序号一律用阿拉伯数字连续编序（如：（45））或逐章编序（如（）），序号排在版面右侧，且距右边距离相等。公式与序号之间不加虚线。（四）数字用法公历世纪、年代、年、月、日、时间和各种计数、计量，均用阿拉伯数字。年份不能简写，如1999年不能写成99年。数值的有效数字应全部写出，如：；不能写作；2。（五）软件软件流程图和原程序清单要按软件文档格式附在论文后面。（六）工程图按国标规定装订图幅小于或等于3#图幅时应装订在论文内，大于3#图幅时按国标规定单独装订作为附图。（七）计量单位的定义和使用方法按国家计量局规定执行。（八）附录1.附录附录是论文主体的补充项目，为了体现整篇论文的完整性，写入正文又可能有损于论文的条理性、逻辑性和精炼性，这些材料可以写入附录段，但对于每一篇论文并不是必须的。2.附录大致包括如下一些材料：（1）比正文更为详尽的理论根据、研究方法和技术要点，建议可以阅读的参考文献的题录，对了解正文内容有用的补充信息等；（2）由于篇幅过长或取材于复制品而不宜写入正文的材料；（3）一般读者并非必要阅读，但对本专业同行很有参考价值的资料；（4）某些重要的原始数据、数学推导、计算程序、框图、结构图、统计表、计算机打印输出件等。（5）附录段置于参考文献表之后，附录中的插图、表格、公式、参考文献等的序号与正文分开，另行编制，如编为“图1”，“图2”；“表1”，“表3”；“式（1）”，“式2”；“文献[1]”，“文献[2]”等。四、毕业设计（论文）装订顺序（一）毕业设计（论文）封面（二）毕业设计（论文）任务书（三）中文摘要、关键词（四）英文摘要、关键词（五）目录（六） 正文（七） 附录（八） 封底

VB类作品

财务管理系统

点灯游戏

学生档案管理系统（VB+...

医院工资管理系统

旅游资源管理系统（综合版...

POS(财务＋人事＋库房...

销售管理系统（VB＋SQ...

图书管理系统

Delphi类作品

酒店客房管理系统（前台＋...

人事档案管理系统

工资管理系统

固定资产管理系统

人力资源管理系统

库存管理系统

手机销售管理系统

远程教育管理系统

ASP类作品

课程辅助教学网站

在线考试系统

留言板（2）

在线校友录

学生成绩管理系统

在线聊天室（2）

企业网上办公系统

在线聊天室

VC类作品

电话拨号程序

Web浏览与搜索

传真收发

对Modem的控制

云台控制系统

自动报警系统

VC串口编程调试精灵

VC单片机通信

JSP类作品

简易论坛

在线聊天室

物流信息管理

企业网站

电子商务系统

企业经销存管理系统

企业OA（办公自动化系统...

人力资源管理系统

其他类作品

人事管理系统

企业员工考勤管理系统

简易留言本

贸易管理系统

小区管理系统（综合版）

会员管理系统

票据管理系统

经销存管理系统

企业员工计时和帐单管理

图片库管理系统

.NET类作品

在线购物网站（C＃）

简易公司网站

在线图书管理系统（C＃）

多彩网络文本编辑器(C#...

音乐合(C#)

论坛(C#)

在线服务网站(C#)

个人秘书办公系统

定做作品展示

工程图纸管理系统

电话号码查询系统

出版社信息系统

火车站售票系统

学生成绩管理系统

彩票号码查询分析系统

成绩查询系统

超市后台管理系统

电脑销售管理系统

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锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系