基于PLC的水箱温度模糊PID控制系统的研究

摘要

温度是过程控制中常见的被控量，它的主要特点是滞后性大、变化缓慢，传统PID控制器对于温度的过程控制不太理想，本文设计了一种模糊PID控制器，它可以根据模糊系统输入量的变化在线调节PID的三个参数，并在对水箱温度控制的应用中取得了较好的效果，为解决这类系统的滞后性、复杂性提供了一条较为有效的途径，本文主要完成了以下工作：
　　1、采用响应曲线法分析推导得出了本系统的数学模型，并在此基础上对系统的主控制器进行设计、仿真和实现。
　　2、构建了三种控制器模型，并在MATLAB仿真实验室中进行对比实验。仿真实验证明，在水箱温度系统中，应用模糊PID控制器系统的稳态性能和动态性能均取得最优；仿真实验还表明了模糊PID控制器具有很好的抗干扰能力和强鲁棒性。
　　3、最后，对水箱温度控制系统进行了硬件电路设计，利用三菱FX2N-24MR型号PLC编写相应的控制程序；设计了基于MCGS组态软件的上位机监控系统对系统进行实时监控，运行结果表明，模糊PID控制器的动态性能和鲁棒性优于其他两种控制器，使本系统达到了预定的要求。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 模糊控制技术发展及现状

1.3 问题的提出

1.4 本文主要内容

1.5 本章小结

第二章 模糊PID（Fuzzy-PID）控制器的设计

2.1 PID控制

2.2 模糊控制

2.3 模糊PID控制器的设计过程

2.4 本章小结

第三章 仿真与实现

3.1 MATLAB仿真软件

3.2 控制系统数学模型

3.3 常规PID控制算法仿真

3.4 模糊控制算法仿真

3.5 模糊PID算法仿真

3.6 系统抗干扰能力分析

3.7 系统鲁棒性分析

3.8 本章小结

第四章 水箱温度控制系统设计及实现

4.1 控制系统硬件组成

4.2 水箱温度控制系统的硬件电路设计

4.3 软件程序设计与实现

4.4 基于MCGS的上位机监控系统设计

4.5 实验结果分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢