一种基于模糊控制的温度控制器设计.pdf

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1、·90·工业仪表与自动化装置2015年第3期一种基于模糊控制的温度控制器设计杨智，段鹏斌(中山大学信息科学与技术学院，广州510006)摘要：为了提高试验箱的温度控制系统性能，设计了带有自调整因子的模糊控制器，该控制器在常规模糊控制的基础上增加了自调整因子和积分项，利用误差和误差的变化量实时修正控制参数，提高了控制精度。实验表明，该控制算法不仅能够克服试验箱加热系统的大延时、大惯性和非线性等问题，而且能够满足调节时间短，超调量小于5％以及稳态误差在0．1℃内的控制要求。关键词：模糊控制；自调整；温度控制；高精度中图分类号：TP13文献标志码：A文章编号：

2、1000—0682(2015)03—0090—04AtemperaturecontrollerdesignbasedonfuzzycontrolYANGZhi，DUANPengbin(SchoolofInformationScienceandTechnology，SunYat—senUniversity，Guangzhou510006，China)Abstract：Inthispaper，aself—adjustingfuzzylogiccontroller(FLC)isproposedtoimprovetheperformanceoftemperatu

3、recontrolsystemoftestchamber．Thecontrolleraddsaself～regulatoryfactorandanintegraltermonthefoundationoftheconventionalfuzzylogiccontrol，usestheerrorandtheerorchangetoadjustcontrolparametersinreal—timeandenhancethecontrolprecise．Thesimulationexperi-mentsshowthatthenewcontrolmethodc

4、annotonlyovercomelargelagfeatures，greatinertiaandnon—linearoftheheatingsystem，butalsosatisfyshortsettingtime，overshootwithin5％andsteadyerrorcon—trolwithin0．1oCrequirementsoftestchamber．Keywords：fuzzycontrol；self—regulatory；temperaturecontrol；highaccuracy模糊控制算法应用于电阻炉[，但系统超调量不满0引言足

5、试验箱要求。试验箱广泛应用于工业测试和产品质量检测等该文采用带有自调整因子的解析模糊控制算领域，但由于加热系统存在大延时、大惯性等因素，法，该算法对于强非线性、大滞后系统有较好的控制并且存在较多外部干扰以及各传感器和执行机构的效果，且算法设计较简单，易于在微机控制中实现。误差。因此，要实现高精度的温度控制，需要同时提该算法以常规模糊控制算法作为核心，利用自调整升该控制系统的跟随性和抗干扰性。目前在高低温因子实时调整控制器参数，并加入积分环节以减少试验箱中，应用于温度控制的算法主要采用传统的系统稳态误差。仿真实验及与工业中通用PID控制PID进行控制。该方

6、法可以保证系统基本运行，但方法相对比，证明该算法能够大大提高系统动态是系统存在超调过大，调节时间过慢，抗干扰性不强性能，通过实验，实现了(50～150)oC±0．1oC的高的缺点¨。精度温度控制，并且跟踪精度达到0．05oC。为了进一步提高温度控制系统性能，相关学者1试验箱温度控制系统提出了多种控制算法J，但现研究成果主要体现在常规温度控制方面，缺乏一种针对试验箱的高精为了深入研究试验箱系统的内部结构和工作特度温度控制算法。其中，ShiD．Q等学者采用模糊性，搭建了试验箱温度控制系统，系统结构如图1PID控制的方法应用于加热炉J，相对常规PID控所示。制

7、，该算法具有更快的响应速度以及更小的超调，但无法满足试验箱控制精度要求。RadakovicZ．R把收稿日期：2014—12—11作者简介：杨智(1961)，男，教授，主要研究方向为复杂系统的建模仿真与控制算法等。图1试验箱温度控制系统结构框图2015年第3期工业仪：表与自动化装置·91·该温度控制系统由温度传感器、变送器、控制单应时间以及超调量等方面的考虑，希望采用一种计元、驱动单元、执行器、以及监控单元组成。其中温算较简单，能实现快速稳定的模糊控制方式。该文度变送器把PT100检测到的温度信号转换为标准采用一种带有自调整因子的解析模糊控制器，采用的4—

8、2OmA电流信号；控制单元根据输入电流信二维输入、5×5控制规则，并根据误差以及