设计题目－-----－基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究系别:电子电气工程系班级:10级电气工程及其自动化（1）班姓名：李权洋指导教师:梁绒香学号：２010９5014030《计算机控制技术》２０10级期末考查题目一、题目基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究二、说明：设某电炉控制对象的控制模型为,运用所学知识,对其控制算法进行比较研究并运用MATLAB编程或者ｓimｕlinｋ模块进行仿真,从而给出最优控制算法结论。ﻫ三、要求：1.炉温变化范围：0—200℃，要求实现80℃温度的恒温控制;２.炉温变化参数要求:≤80S;超调量≤10℅；静态误差≤2℃。3.至少采用三种算法(如ＰID算法及其改进算法、Ｓmitｈ预估控制算法、达林算法或者其他算法等）做算法对比研究。4、可以自己在基本要求基础上，增加其他算法研究，如:各种PＩＤ改进算法、模糊控制算法等。5、截取每种算法的算法连接图或者程序以及对应的仿真结果四、报告书写:实验完成后，用Ａ４纸撰写研究报告，主要包括:1、研究对象分析说明；2、各算法设计部分包括：1）算法简介；2）仿真程序或者仿真连接图；3）仿真结果；4）仿真结果分析说明3、对每种算法作总结比较，总结各自特点，讨论并最终得出本电炉温度控制的理想算法。4、对本次设计整个过程做小结，说明自己在整个过程中面临的问题、解决的措施、心得及体会四、时间安排:设计时间两周,最迟6月７日之前完成。五、其他事项说明:１、首页封面包括题目、班级、学号、姓名；2、报告中所用图应均为自己仿真完成，切忌抄袭、复制他人,一经发现,抄的和被炒的自我负责成绩，别怪老师手下不留情哦。请大家自觉。3、各班班长最后把每个班的仿真算法发给我，我随机运行你们的仿真结果。大家在图号上最好包含自己名字缩写。一、PID算法的设计及分析1、控制算法的确定ＰID调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。它结构灵活,不仅可以用常规的PID调节,而且可以根据系统的要求,采用各种PID的变型，如PI、ＰD控制及改进的PIＤ控制等。它具有许多特点，如不需要求出数学模型、控制效果好等,特别是在微机控制系统中,对于时间常数比较大的被控制对象来说,数字PＩＤ完全可以代替模拟PID调节器，应用更加灵活，使用性更强。所以该系统采用PＩD控制算法。系统的结构框图如图1所示:图1系统结构框图根据偏差的比例、积分、微分的线性组合,进行反馈控制(简称ＰＩD控制)，是多年来,工业应用中最为广泛的一种控制规律，该控制方法出现于2０世纪三四十年代,适用于对被控对象模型了解不清楚的场合,都能得到比较满意的效果。它具有原理简单、易于实现、参数整定方便、结构改变灵活、适应性强等优点,在连续系统中获得了广泛的应用。在计算机进入控制领域后，用计算机实现的数字ＰID算法代替了模拟PIＤ调节器，这种控制规律的应用不但没有受到影响,而且有了新的发展，它仍然是当今工业过程计算机控制系统中应用最广泛的一种。２、基于ＭATLＡB仿真被控对象sｉｍｕｌink仿真模型图2PIＤsｉmuliｎk仿真模型利用拼凑法整定ＰＩＤ参数，经多次改变参数以达到设计要求，从而满足设计条件。图3参数整定值图4系统输出阶跃响应图5参数整定值图６系统输出阶跃响应二、达林算法的设计及分析１、达林算法介绍达林（dahlｉn)针对一类带有纯滞后环节的工业对象在1968年美国ＩＢM公司的提出的，适合用于没有超调或较小的超调，而对快速性要求不高的场合。设被控对象为带有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节，其传递函数分别为:(１-4－1)（1-４-2）其中为被控对象的时间常数,为被控对象的纯延迟时间,为了简化,设其为采样周期的整数倍,即N为正整数。由于大林算法的设计目标是使整个闭环系统的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节，即,其中由于一般控制对象均与一个零阶保持器相串联,所以相应的整个闭环系统的脉冲传递函数是(1-4-３）于是数字控制器的脉冲传递函数为（1－4-4）D（ｚ)可由计算机程序实现。由上式可知，它与被控对象有关。它分为一阶和二阶纯滞后环节两种情况。２、基于MATLＡＢ仿真被控对象simuliｎｋ仿真模型图7daｈlinsimulink仿真模型图8参数整定值图9系统输出阶跃响应...
