基于模糊免疫PID算法的温度控制系统研究-论文.pdf

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1、第31卷第1期阜阳师范学院学报(自然科学版)Vo1．31，No．12014年3月JournalofFuyangTeachersCollege(NaturalScience)Mar．2014基于模糊免疫PID算法的温度控制系统研究周自斌(安徽经济管理学院信息工程系，安徽合肥230059)摘要：目前温控系统中最常用的是串级控制方法，但这种方式存在一定不足，调控质量也不能很好的满足生产需求。文章在串级控制方法的基础上，着重研究其算法优化的可行性，尝试将模糊机制、免疫算法和PID控制方式相融合，改进原有的控制方法，并进行仿真验证。结果表明，这种新算法可以有效提高温度控制的

2、效率和精度。关键词：温度控制；模糊机制；免疫算法；PID控制中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：10044329(2014)O1_034-o4TemperaturecontrolsystembasedonfuzzyimmunePIDarithmeticZHOUZi—bin(DepartmentofInformationEngineering，AnhuiEconomicManagementInstitute，HefeiAnhui230059，China)Abstract：Cascadecontrolmethodisoftenusedintemperat

3、urecontrolsystem．However．thismethodhassonedefects．Be—sides，theregulationqualitycannotwellmeettheproductionrequirements．Basedonthecascadecontrolmethod，thefeasibilityofoptimizingitsalgorithmisstudied．Theresearchdeeplyanalyzedtheimmunearithmetictheoryandfuzzymechanismandthen，broughtforwa

4、rdtheintelligentPIDparameterturningtechnologythatwasonthebasisoffuzzyimmunearithmetic．Thesimulationre—suitsprovedthatthenewalgorithmcanefectivelyimprovetheeficiencyandprecisionoftemperaturecontro1．Keywords：temperaturecontrol；fuzzymechanism；immunealgorithm；PIDcontrol串级控制作为一种行之有效的控制手段，经

5、受式中，为主控制器传递函数，如系统采用PID调了时间的考验，被广泛的应用在各种过程控制场节，=(1++s)；为副控制器传递函合。串级系统的特点是在控制结构上维持主环和』1数，在P调节状态下此函数将非常简单，即r，2=副环这两个闭环结构。副环的作用是粗略调节，而主环在副环的基础上继续完成精细调节，以最终保：。K、是常量，除特别要求外，一般可设定为1。和为变送器的传递函数，也是常数。证被调量满足工艺要求。在本设计中，为系统主回路的传递函数，为本文所采用的被控对象的模型为：11，'惰性区；w0为系统副回路的传递函数。、分(s)(3)别设定为：z(1)㈦=志(4)Y1=2

6、=0．1，K1=K2=1。(s)志(2)收稿日期：2013-08—29基金项目：安徽省高等学校自然科学研究项目(KJ2012Z054)资助。作者简介：周自斌(1963一)，男，副教授。研究方向：计算机应用。第1期周自斌：基于模糊免疫PID算法的温度控制系统研究35J模糊处理器}计算控制变量传感器卜．——--1被控对象卜+——执行机构图1模糊控制原理变化率ec作为模糊控制器的输人，将PID参数变化l算法设计量AK、△K，和AK。作为模糊控制的输出，其结1．1模糊控制机制分析构如图2所示。模糊控制是将多种语言处理逻辑理论合为一体的计算机智能控制，其基本原理如图1所示。

7、模糊控制的核心构件为模糊控制器，其中的控制规则由计算机的程序来设计实现。下面给出实现模糊控制算法的过程：首先，通过采样来获得某点的真实值，再将其与预定值比对，得出误差E，即为输入量。下一步则进入模糊化过程，经过模糊规则图2模糊自适应控制器结构图的处理得到的模糊量e，再根据e和模糊控制规则1．2．2模糊化过程可计算得模糊控制量u。模糊化即精确量转为模糊量的过程。数学模型u=e。RR为模糊算子(5)得到的控制变量都是精确量，而模糊控制系统的树模糊化是为了从大量的真实数据中离散出有立对象都是模糊量，所以必须经过转换才能执行。效的规则进行分析，模糊化操作的结果当然会存在本

8、系统中的温