基于模糊策略的PID控制器在恒温控制中的应用.pdf

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1、《电气自动化}2015年第37卷第五期控制理论及其应用ControITheow＆ItsApplications基于模糊策略的PID控制器在恒温控制中的应用郑向军，徐锋，应一镇，杨彦青(台州职业技术学院自动化研究所，浙江台州318000)摘要：温控系统采用的PID控制时，控制参数无法适应系统时变性要求，从而影响控制效果。模糊控制具有不依赖模型及对干扰和参数变化不敏感特点，提出了一种利用模糊策略在线优化PID参数的方法。仿真并实验测量表明，在调节时间、超调量和静差等方面都有较佳的表现。关键词：恒温控制；

2、PID控制；模糊控制；马丹尼；仿真与实验DOI：10．3969／j．issn．1000-3886．2015．05．005[中图分类号]TP273+．4TM924[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2015)05—0013—04ApplicationofthePIDControllerBasedonFussyControIinPermanentTemperatureControlZHENGXiang-jun，XUFeng，YINGYi—zhen，YANGYan—qing(Institute

3、ofAutomation，Ta~houVocationalTechnicalCollege，Ta&houZhefiang318000，China)Abstract：InthetemperaturecontrolsystemadoptingPID，controlparameterscannotmeetthetime—varyingrequirementsofthesystem，thusaffectingitscontrolefect．Consideringfuzzycontrolischaracter

4、izedbyindependencefromthemodelandinsensitivitytointerferenceandparametervariations，thispaperproposesafuzzystrategytoachieveonlineoptimizationofPIDparameters．Simulationandexperimentalme~urementshowthatthismethodhasagoodperformanceintherespectsofadjustme

5、nttime，overshootandsteady-stateermr．Keywords：constanttemperaturecontrol；PIDcontrol；fuzzycontrol；Mamdani；simulationandexperiment数；(t)为时变滞后时间常数，()为时变时间常数。O引言温控系统具有非线性、大惯性、大滞后和时变性特点，且受外PID控制由于算法简单、稳定性好、可靠性高等优点，广泛应界干扰因素较多，参数变化无常。(1)式中的K(t)、(t)和用于温控系统。实际应用中

6、，PID参数主要凭经验选定，且一旦(t)很难用数学函数精确表达口J67。其模型具有不确定性且无选定不再更改。由于温控系统的大惯性、时变性的特点，加之控规律可循。制过程中某些参数会随时间发生变化，这种定值PID控制往往由于上述特点，采用传统的定值PID控制时，在参数、、无法取得满意的结果。的选择上存在较大的困难，参数无法始终适应系统的时变性模糊控制不依赖被控对象的精确模型，控制规则基于操作者要求，从而影响控制效果。的经验，具有较强的鲁棒性和容错性。，能有效地减小干扰和参数变化对控制效果的影响，适合非线

7、性、时变及滞后系统的1．2系统原理与结构控制。结合模糊控制和PID控制的优点，构成Fuzzy-PID控制器，模将模糊控制策略应用于PID参数的在线整定，根据实时状态糊控制器根据不同的输人情况和控制要求，实时修订PID控制器对PID参数进行在线优化。可以提升温控系统的品质。通过仿真的参数，实现、、参数的在线优化。图1为RX3—4—8恒和对RX3—4的实验测试，表明这种控制方法较传统的PID控制温炉控制系统的结构简图。更具优势。1控制系统原理与结构1．1温控系统的特性传统的PID控制器参数的确定主要取决

8、数学模型。温度控制系统是一个具有蓄势能力的装置，其数学模型均可表示为以下形式：Co(血rf((1)i=1式巾为传递函数；n为系统的阶次；Ki(t)为时变比例系定稿日期：2014—12—17图1RX3—4—8恒温炉控制系统结构简图。ElectricaIAutomation13《电气自动化)2015年第37卷第五期控制理论及其应用ControITheo~＆}tsApplications控制系统以STC89C51单片机为控制器核心，STC89C51具有控制器输出的比例因子。