组态控制界面中温度模糊PID控制.pdfVIP

燕 西北大学学报(自然科学版) 2009年10月，第39卷第5期，Oct．，2009，V01．39，No．5 ofNorthwest Science Journal Edition) 矽 University(Natural r JNWU 组态控制界面中温度模糊PID控制 殷兴光 (陕西国防工业职业技术学院电子工程系，陕西西安710300) 摘要：目的对具有非线性、时变不确定性的温度控制对象实现有效的模糊PID控制。方法采用 人工经验的方法。结果在实验中得到了温度的实际值，能快速、准确地达到温度设定值。结论 模糊PID算法控制器不仅具有良好的动态及稳态特性，而且对系统时延和阶次具有鲁棒性。 关键词：组态王6．5；模糊控制；PID 中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1000-274X(2009)05-0765-04 在许多温度控制系统中都采用了加热炉进行加 热。为了分析控制系统，必须建立电加热炉的数学 1模糊PID控制器的设计 模型。大多数工业过程都采用高阶模型，而在实际 使用中高阶模型往往只比简单模型的控制略好，同 1．1模糊PID控制器结构 时，高阶模型的复杂程度和成本却比简单模型高得 模糊PID控制器结构如图1所示，模糊控制器 多。事实上，为便于进行PID控制，一般都对对象进 代替了传统的控制器，它是模糊控制系统的核心部 行了降阶处理，将大部分工业过程近似为一个具有 分。由输入量模糊化、模糊控制规则、模糊决策等几 普遍意义的一阶纯滞后惯性环节或二阶纯滞后惯性 部分组成，首先根据模糊数学的理论和方法，将操作 环节，如Et本横河YSl00使用了一阶纯滞后惯性环人员的调整经验和技术知识总结成为IF(条件)、 节。本文根据对电加热炉的实验与经验以及使用 THEN(结果)形式的模糊规则，并把这些模糊规则 PID的算法，将模型近似为二阶纯滞后惯性环节…。 及相关信息(如初始的PID参数)存入计算机中口J。 Gc耻器=若为∥川， 根据温度的响应情况，计算出采样时刻的偏差 e及偏差的变化e。输入控制器，运用模糊推理进行 令A’(z一1)=1+口lz一1+口2Z．2；(2) 模糊运算，即可得到该时刻的缉，K，％，实现对PID 曰’(Z“)=bo+b】Z一； (3) 参数的最佳调整。模糊PID控制器主要由模糊化、模 A’(Z“)y(．|})=Z1BIZ“)E，(．|})。(4) 糊推理、去模糊化3部分组成。 其中：z。1为位移算子；d为待辨别的纯时延；y(|i})模糊PID控制器是在PID参数预整定的基础 上，利用模糊规则实时在线整定PID控制器的3个 为k时刻的输出；U(蠡)为k时刻的输入；口。，口：，bo，b1 为待辨识的模型参数。 修正参数墨，K，如，实现对小温度的优化控制，文 可见这个对象的时滞时间过长、常规PID调节 中采用衰减振荡曲线法实现参数的预整定，预整定 效果不明显。本文采用模糊PID设计方法，由计算 后参数为K’，，K’I，K’D。 机对系统进行监控，依据模糊推理判据，实现对任何 1．2 参数整定规则的确定及模糊推理 一种模型参数的系统都能自动调整其PID参数，使 比例环节作用是成比例的反映控制系统的偏差 e e 输出与设定温度曲线趋于一致，实现快速响应特性 信号I I，因此，当偏差l I较大时，为提高响应速 与超调量最优的统一悼J。 度，砟增大；在偏差较小时，防止超调过大产生振