基于模糊自适应PID的恒温箱控制系统设计.pdf

《基于模糊自适应PID的恒温箱控制系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·46·工业仪表与自动化装置2013年第6期基于模糊自适应PID的恒温箱控制系统设计汤方剑，和卫星，张红丽(江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013)摘要：温度控制系统是时变、非线性、多干扰的复杂系统，传统PID算法含有积分环节，导致系统响应缓慢，累积误差大。该文通过对婴儿恒温箱的机理分析，建立数学模型，结合PID算法和模糊控制技术，设计出基于模糊自适应PID的车载婴儿恒温箱。实验结果表明，模糊自适应PID控制较传统PID控制，系统控制精度高，稳定性好，动态响应速度快，抗干扰能力强。关键词：车载婴儿恒温箱；模糊自适应PID控制；动态响应速度；抗干扰能力中图分类号：R318．6文献标志

2、码：A文章编号：1000—0682(2013)06—0046—04DesignofincubatorcontrolsystembasedonfuzzyadaptivePIDTANGFangjian，HEWeixing，ZHANGHongli(SchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUniversity，JiangsuZhenjiang212013，China)Abstract：Temperaturecontrolsystemisatime—variant，non—linearandmulti—disturbancecorn—pl

3、exsystem，traditionalPIDalgorithmwithintegralpart，resultinginaslowsystemresponse，largeaccu—mulatederror．Inthispaper，thecontrolsystemofvehicle—mountedinfantincubatorisanalysed，ac—cordingtowhichthemathematicalmodelisconstructed．Furthermore，anoptimizeddesignofvehicle—mountedinfantincubatorbasedonfuzzy

4、adaptivePIDispresented，combinedwithPIDalgorithmandfuzzycontroltechnology．Theexperimentalresultshowsthattheproposedsystemismoreprecision，inorestability，fasterindynamicresponsespeed，andtheanti—jammingabilityisbetterthanthetraditionalPIDcontro1．Keywords：vehicle—mountedinfantincubator；fuzzyadaptivePID

5、；dynamicresponsespeed；anti—iammingability行热交换。令Q为箱体加热板的总加热量，Q为箱0引言体向外散发的总散热量，那么总加热量和温度的关系统的被控对象是车载婴儿恒温箱，因其用途系近似为：的特殊性，要求其动态响应速度快，控制精度高，稳Q一Q==c(1)定性好。采用传统的PID控制无法满足要求，而将模糊控制和PID控制两者结合起来，扬长避短，既有其中：为被加热箱体空气的总质量；C为被加热模糊控制灵活、适应性强的优点又有PID控制精度空气的比热容；C为箱体内空气的热容量；T为空气高的特点J，能满足系统的控制需求。温度。由于箱体会不断地向外界散失热量，该热量

6、可1婴儿恒温箱温控系统数学模型的建立以表示为：在实际工程中，为了对被控对象的数学模型进Q=KA(T一To)(2)行简化，温度常常被作为集中参数来处理。要控制其中：K表示传热系数；A表示箱体与外界热交换的箱体内的温度值，同时箱体内温度必然会与外界进表面积；T表示箱体外界的空气温度。箱体外壳会降低热量向周围空气散失的速率，其散热阻力被称收稿日期：2013—05—11为热阻。作者简介：汤方剑(1986)，男，硕士研究生，主要从事智能榆测技术和特种电子仪器的研究。另外，箱体外壳散热面积和传热系数越大，其热2013年第6期工业仪表与自动化装置·47·阻值越小，现用表示热阻，则：温度的变化量。由于输入

7、量没有增量，即令△Q=1，再对△进行归一化，由飞升曲线得到K=R(3)-o．62。将式(2)和式(3)带人式(1)中，可得到该模型的增量微分方程式：该曲线的微分方程为：Rc+△：△Q+△(4)()=T(OO)(1一e—下)t≥(9)考虑到实验室空气温度不变，则△To=0，由式令=v(t0骗(4)可得：r0t<()={(10)c+△：Raq(5)L1一e一t≥因此在飞升曲线图中选取2个时刻t。，和再对式(5)进行拉氏变换得