摘要：自从蒸汽机发明以来，锅炉就在能源转化领域中占据了极高的地位。作为一个能源消耗大国，我国锅炉的数量位于世界首位。随着能源的逐渐紧张以及大众环保意识的觉醒，保持锅炉稳定运行的同时确保锅炉温度不会发生太大变化，在工业生产中具有极其重要的意义。

到目前为止，对温度实现稳定、高效的控制仍然没有特别好的解决办法。而目前工业控制领域中，应用广泛的经典PID控制算法，虽然具有结构简单、鲁棒性强、可靠性高、参数整定方便等特点。但作为一种简单的反馈控制，现如今已经无法满足不断发展的工业生产控制要求。

为此，预测控制作为近年来根据工业需求所发展起来的新型计算机控制算法。由于它以预测模型作为基础，应用滚动优化、反馈校正等策略，与传统的PID控制系统相比，有着更好的稳定性，可以广泛应用于越来越复杂，控制要求越来越高的工业生产过程中。

基于DCS的预测控制技术是论文的主要研究内容。其中研究的主要内容是预测函数控制（PFC）在锅炉温度控制中的应用。PFC算法将基函数的线性组合作为控制输入，从而进行控制效果的优化。可以克服其它预测控制中出现的控制输入规律不明的问题，同时具有算法简单、计算量小、跟踪快速、控制精度高等优点。在研究过程中使用了MATLAB，JX-300X组态软件进行研究。使用常规PID控制与预测控制使锅炉温度由同一温度达到设定温度。结果表明，预测函数控制技术在温度控制领域上拥有极高的价值。

关键词：工业锅炉，经典PID控制，预测控制，JX-300X

目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论-1

1.1研究背景-1

1.2预测控制技术的发展趋势-2

1.3研究意义-3

1.4主要内容-4

第二章JX-300X DCS系统-6

2.1系统硬件-6

2.1.1控制站-6

2.1.2工程师站/操作员站-8

2.2系统软件-9

2.2.1系统组态软件-9

2.2.2实时监控软件-9

2.3SCX语言-9

2.4本章小结-10

第三章控制技术研究-11

3.1PID控制技术-11

3.1.1PID控制技术原理-11

3.1.2PID控制中各参数作用-11

3.1.3PID控制器参数整定-12

3.2预测控制技术-13

3.2.1预测函数控制简介-13

3.2.2预测函数控制原理-13

3.2.3预测函数控制系统的参数设计-15

3.2.4动态矩阵控制简介-15

3.2.5DMC控制原理-15

3.2.6动态矩阵控制系统的参数设计-16

3.4本章小结-17

第四章预测控制的仿真-18

4.1常规PID仿真-18

4.2预测控制仿真-19

4.3动态矩阵仿真-20

4.4两种控制方式的对比-21

第五章控制技术在锅炉中的应用-24

5.1硬件组态-24

5.2软件组态-25

5.3组态结果-31

5.4经济性、安全性分析及对社会的影响-32

5.4.1经济性-32

5.4.2安全性-33

5.4.3本次设计对社会的影响-33

5.5本章小结-34

第六章总结-35

参考文献-36

致谢-38