基于Fuzzy—PID复合的电加热炉温度控制研究-论文.pdf

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1、创新论坛·技术创新II基于Fuzzy—PID复合的电加热炉温度控制研究张娓娓陈乐瑞(1．河南工业职业技术学院电气工程系，河南南阳473000；2．郑州铁路职业技术学院电气工程系，河南郑州450001)【摘要】在炼钢生产过程中使用到的电加热炉是一个非线性时变的复杂系统，在进行温度控制时候如果用常规的PID控制，很难以达到控制要求因此本文把PID和模糊控制结合起来对电加热炉温度进行控制，并用Simulink进行仿真，仿真结果表示模糊PID控制具有传统PID无法比拟的优点。【关键词】模糊控制；PID；Simulink；温度控制[中图分类号】TP27

2、3【文献标识码】A文章编号：1671—0037(2014)05—81—1．5处理。本设计中模糊控制器采用两输入(e，ec)、单输出(u)的形1引言式，我们将系统输入输出的变化范围定义为模糊集上的论域，分电加热炉是工业企业常用设备，其控温系统多采用传统PID别为：控制技术，具有结构简单、易实现等优点。但电加热炉具有大惯e=[一3，一2，一1，0，1，2，3]，性、纯滞后等非线性特点，单纯采用PID控制不会取得较好的控ec=卜3，一2，一1，0，l，2，3】，制效果。大量的理论研究和工程实践也充分证明了这一点。模u=[一6，一5，一4，一3，一2

3、，一1，0，1，2，3，4，5，6】。糊控制对被控对象的时滞、非线性和时变性具有一定的适应能在模糊控制器中，输入、输出变量的语言值均分为7个，分别为力，同时对噪声也具有较强的抑制能力，鲁棒性好。但模糊控制e={NB，NM，NS，0，PS，PM，PBl，器本身消除系统稳态误差的性能比较差，难以达到较高的控制ec={NB，NM，NS，0，PS，PM，PBl，精度。因此把PI或PID控制策略引入模糊控制器，构成u={NB，NM，NS，0，PS，PM，PB1。Fuzzy—PI(或PID)复合控制，是改善模糊控制器稳态性能的一种子集中的元素分别代表负大

4、，负中，负小，零，正小，正中，正途径。本文采用Fuzzy—PID复合控制方法。大。隶属度函数采用灵敏性强的三角函数。根据人们的经验，设计出的模糊规则如表1所示。2Fuzzy—PID复合控制器设计表1模糊控制规则表2．1Fuzzy—PID控制器的原理eU这种复合控制策略是在大偏差范围内采用模糊控制，在小u，NBNMNSOPSPMPB偏差范围内转换成PID控制，二者转换由计算机程序根据事先给定的偏差范围自动实现。即当误差在某一个阈值以外时，采NBNBNMNMNSNSOPSNMNMNMNMNS0PSPS用模糊控制，以获得良好的瞬态性能；当误差落到阈

5、值以内的范NSNMNMNS0PSPSPM围时，采用PID控制，以获得良好的稳态性能。这种模糊控制与ONSNSOPSPSPMPMPID控制两种模式相结合的控制方法称为Fuzzy—PID复合控制。PSNS0PSPSPMPBPBPM0PSPSPMPBPBPB2．2模糊控制器的设计PBPSPSPMPMPBPBPB设计的模糊控制器，采用量输入一输出的形式，输入参数有误差e和误差变化率el2，输出的时变量设为u，我们来建立隶属此处采用中心法进行解模糊，本系统是电加热炉的温度控度函数。因模糊控制器的输入、输出变量都是精确量，模糊推理制，由于其温度变化率较慢

6、，因而偏差绝对值变化较大时主要考是针对模糊量进行的，因此控制器首先要对输入量进行模糊化虑偏差的作用例如当偏差为正大时，无论被调量变化率如何控要比较器输入电压差兰0．3V，则U1就有输出电压触发放大模块修维护应注意以下几点：U2，并且输出+28VDC电压，使伺服马达MD正(反)向转动，直到3．1真空可调电容要保持冷却水温恒定和电容表面清洁，电路平衡为止，根据工作频率可以将R1预制在某一位置，加电尽量减少电容转动次数，避免大失谐状态。后马达带动调谐组件，同时R2也转动，直到R1、R2组成的电桥3．2槽路电感3L12的短路棒动作频繁，要经常涂一些凡

7、士平衡为止，调谐元件基本上就处于工作频率的实际位置，而当林，做到少量多次，定期检查其卡环，对有烧伤的卡环要及时更R2卡死在低限后，放大器ul始终输出正电压，使比较器U2始终换以免造成更大的伤害。输出+28V直流电压，倒至电机单向转动，不能返回，加高压后高3．3对接触器主用接点及附带接点要定期测试，要求接触末失谐。此时需更换3A3随动电位器R2。电阻小于1欧，接触电阻大的要进行拆卸检修或更换。调谐过程中出现的各种故障，只要按照调谐原理及相关的3．4调谐回路的机械转动系统要经常检查传动系统的联动图纸分析，就可以找到原因。为了保障播音的正常，应做到

8、防患性，可靠性，还要多清洁，注意多次少量上润滑油。于未然，所以日常的检修维护就显得尤为重要，对调谐元件的检CHUANGXINKEJI2014．0581创新图蛆制鲢，