高精度恒温测控系统设计与实现

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1、高精度恒温测控系统的设计与实现毛凯徐煜文王建军联合汽车电子有限责任公司西安厂摘要：介绍了一种高精度恒温测控系统的设计与实现方法。该方法利用专家人工调节经验和PID控制的定量调节特性，很好地满足了大滞后系统高精度控温与快速性的要求。这种方法的特点是：使用温度变化预估控制和PID参数直线修正方法，有效的抑制超调。实践证明该方法在高精度恒温控制中具有良好的控制效果。用于多槽化学处理液中，控制精度优于±0.05℃。关键词：高精度恒温控制PID控制控制模糊控制DesignandRealizationofHighPrecisionCon

2、stantTemperatureMeasureandControlSystemMaoKaiXuYuwenWangJianjunAbstract：Thispaperintroducesanewmethodforthedesignandrealizationofhighprecisionconstanttemperaturemeasureandcontrolsystem.Thismethodusestheartificialregulatingexperienceofexpertandthecharacteristicthatf

3、ixedamountregulatingofPIDcontrolfunction,andsatisfiestherequestofhighprecisionandrapidlycontroltemperatureinhighdelaysystem.Thecharacterofthisapproachisthat:usingpredictivecontroltemperatureandthelinearrevisionmethodinregulatingPIDparameter,restrainthesuperadjustin

4、g.Themethodutilizesefficientlyinthehighprecisioncontroltemperaturesystem.Ituseinmanyslots’chemistryliquidsystem,thecontrolaccuracyisbetterthan±0.05℃.Keywords：highprecisionconstanttemperaturecontrolPIDcontrolintelligentcontrolfussycontrol51引言高精度的恒温控制系统在工业生产和许多科技领域，因

5、其能显著提高产品的质量，降低废品率。而被越来越多的应用。这样的设备一般都比较昂贵，研究开发高精度恒温测控系统是有明确的现实意义的。温度被控制对象一般都是有一定的纯滞后非线性以及较大的热惯性。采用常规的PID控制方法由于惯性的影响以及环境条件和被控对象参数的，往往很难达到高精度要求。考虑到模糊控制不需要知道系统精确的数学模型,而且模糊控制规则不局限于某一个特定的对象,本文提出的一种Fuzzy逻辑控制与温度预估和智能PID相结合的复合控制方法。解决高精度恒温控制中的高精度与快速性的问题。2控制原理5我们将温度控制过程分为初调节、

6、粗调整和精调整3个阶段。所设计的Fuzzy智能PID复合控制器的原理如图1所示。图1Fuzzy智能PID复合控制器原理图由图1可知，该控制算法设置了一个软开关，使PID控制和模糊控制有机的结合起来。软开关的开关条件为Eo。当误差

7、e

8、≤Eo时，开关切换到PID控制，以充分发挥PID控制的优点，实现高精度控制。当

9、e

10、>Eo时，则切换到模糊控制，从而发挥模糊控制不依赖于对象模型、抗扰动强的特点，当误差减小到Eo时，在切换到PID控制，即用定性推理与定量计算相结合的多模态控制方法，增强系统的控制品质。在控制程序中，设置了一个判断

11、条件：如果误差

12、e

13、≤Eo，执行温度预估PID控制：否则执行模糊控制。软开关实现以下功能：1）误差

14、e

15、>Eo时，模糊控制工作；2）误差

16、e

17、≤Eo时，PID预估控制工作。在这种综合控制算法中，为实现两种算法的切换，设置了一个切换条件Eo。当误差

18、e

19、≤Eo时，切换到PID预估控制进行控制，当突然出现一个大的干扰或噪声时，系统误差增大，只要

20、e

21、>Eo时，就立即切换到模糊控制，使系统从大的偏离回到设定值，随着误差的逐渐减小，当符合开关条件时，又切换到温度预估PID控制器调节。这样实现了PID预估控制和模糊控制的有机结合。在一

22、段时间里，应使用模糊控制对未建模系统进行有效控制，在误差减小到一定值后，这时再切换到温度预估PID控制器调节。5预测控制即将系统输出变化率和控制量的变化率作为对象模型的输出和输入,故灵敏度高,输入量和输出量的微小变化都能明显的反映出来。模糊控制技术的突出优点主要在于不依赖系统的数学模型，对