论域自调整模糊PID控制算法设计与仿真.pdf

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1、第41卷第5期2012年10月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTl0NENGINEANDMOTORCYCLEV01．41No．50ct．2012论域自调整模糊PID控制算法设计与仿真张维彪贾利和龙刘涛(中国北方发动机研究所山西大同037036)摘要：通过建立基于论域调整的自适应模糊PID控制算法对电控直列泵柴油机转速控制的位置环PID参数进行自整定。根据执行器的工作特性建立了执行器模型，与控制算法模型组成闭环进行仿真验证。通过与普通增量式PID控制算法的仿真结果进行比较，结果表明该控制算法在柴油机全工况范围内油量调节齿杆的控制效果优于普通增量式PID控

2、制的效果。关键词：模糊PID控制论域自调整MATLAB仿真中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012)05—0054—06DesignandSimulationofSelf·tuningDomainFuzzy-PIDControlAlgorithmZhangWeibiao，JiaLi，HeLong，LiuTaoChinaNoahEngineResearchInstitute(Datong，Shanxi，037036，China)Abstract：Bymeansofestablishingtheself-tuningdomainfuzzy—PID

3、controlalgorithm，PIDparametersofthepositionloopisadjustedautomaticallyinthespeedcontrolofElectronicin—linepumpDieselEngine．Basedontheworkingcharacteristicoftheactuator，themodeloi‘actuatorisestablished．Thedynamicalsimulationisimplementedbytheclosed--loopsystemwhichcomprisesthemodelofcontrola

4、lgorithmandthemodelofaetua--tor．ComparedwiththeincrementalPIDcontrolalgorithm，thesimulationresultsindicatethatthiscontrolmethodiseffective，whosecontroleffectsaresuperiortothosebytheincrementalPIDcontr01．Keywords：Fuzzy—PIDcontrol，Self-tuningdomain，MATLABsimulation引言在电控直列泵柴油机控制系统中，柴油机转速控制是采用转

5、速闭环和控制喷油量的齿杆位置闭环控制来实现的，转速环和位置环均采用经典的PID控制算法。为了获得柴油机全工况范围转速的良好控制效果，需要进行大量的试验对内环和外环的PID参数进行整定，最终形成参数表，进行分段PID控制¨～j。随着模糊理论的发展，模糊控制的应用越来越广泛，而且当控制对象的数学模型难以建立的情况下，通常采用模糊控制与经典PID结合的方法进行控制，这种方法克服了常规PID控制与模糊控制单独控制时存在的不足旧“j。本文在普通模糊PID控制的基础上，通过论域自调整的方法建立了自适应模糊PID控制模型，并以油量调节齿杆为被控对象，对该算法进行了仿真研究。1电控直列泵柴油

6、机转速控制原理1．1电控直列泵柴油机转速控制结构电控直列泵柴油机控制系统的核心主要是喷油量的控制，而喷油量的调节是通过ECU控制的执行器对油量调节齿杆进行精确的位置控制来实现的。ECU对齿杆位置的调节采用转速环增量式PID和位置环增量式PID组成的双闭环控制来实现。控制框图如图1所示。1．2PID算法原理PID控制算法根据控制对象的不同有两种形式，一种是位置式PID控制算法，另一种是增量式控制算作者简介：张维彪(1979一)，男，硕士，工程师，研究方向为发动机控制软件开发。第5期张维彪等：论域自调整模糊PID控制算法设计与仿真55器H羹l

7、削】P萋ID剐IIPID替U嚣U嚣▲

8、l】图1电控直列泵柴油机转速控制框图法∞J。位置式控制算法控制规律为：础)=kp㈦¨瓤m汕+掣)(1)式中：U(t)一控制量；e(t)一输入偏差；T1一积分时间常数；T。一微分时间常数。对其进行离散化处理后得：“(k)=kpe(k)+后i≥2e(，)+kd(e(k)一e(k—j=01))(2)其增量形式为：Au(五)=k。(e(k)一e(k一1))+kie(五)+k。(e(k)一2e(k一1)+e(k一2))(3)式中：△u(k)一控制量增量；南。一比例系数；后i一积分系数；后。一微分系数。2论域自调整