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1、第9期庞丽萍等:电加热模糊PID控制及仿真研究·225·电加热模糊PID控制及仿真研究121庞丽萍,曲洪斌,王 浚(1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083;2.石油天然气集团公司通信公司,河北固安102700)摘 要:提出了一种电加热温度控制方法,它采用Fuzzy-PID复合控制算法,通过对加热功率的调节进行闭环控制,实现了控制点温度的稳态控制。在MATLAB环境中以中央空调末端电加热为例,进行模糊PID控制方法仿真。结果表明该控制方法提高了温度稳定性、降低了能耗、抗扰动性好,控制精度达到±0.
2、1℃。关键词:温度控制;电加热;Fuzzy-PID控制;计算机仿真;MATLAB中图法分类号:TP39119文献标识码:A文章编号:1001-3695(2004)09-0225-02StudyofFuzzy-PIDControlandSimulationofElectricalHeating121PANGLi-ping,QUHong-bin,WANGJun(1.SchoolofAviationScience&Engineering,BeijingUniversityofAeronautics&Astronauti
3、cs,Beijing100083,China;2.CommunicationCorporation,ChinaNationalPetroleumCorporation,Gu’anHebei102700,China)Abstract:Thetemperaturecontrolmethodofelectricalheatingispresented,whichadoptsFuzzy-PIDcontrolarithmeticandrealizessteadytemperaturecontrolbycontrolling
4、theheatingpower.TheFuzzy-PIDcontrolofelectricalheatingincenterairadjustingissimu2latedinMATLABinthispaper.Itsresultsindicatethatthecontrolmethod,whosecontrolprecisionisbetween±0.1℃,canimprovethetemperaturestability,reducetheenergyconsume,andgoodrobustness.Key
5、words:TemperatureControl;ElectricalHeating;Fuzzy-PIDControl;ComputerSimulation;MATLAB制系统设计的效率和准确性。1引言2模糊PID控制系统结构和设计原则电加热装置是一种广泛应用于工业和民用的温度调节设备。其常规的控制方法是采用位式进行控制。这种常规控制传统的PID控制器已被广泛应用于工业过程控制中,且取方式存在以下问题:波动较大、控制温度精度差、启停频繁、电得了较好的控制效果,通过调节PID控制器的参数(Kp,K1,KD)能消耗大
6、;当控制系统有严重外扰时,系统抗扰动能力差、易出使其可以适应于各种不同对象。但对那些难以建立精确数学现严重的超调现象。模型、非线性、时变的复杂系统PID却不能很好地控制。近年始于日本的模糊控制技术,近年来得到了迅猛发展,已成功地应用于许多领域中。模糊控制的基本思想就是模仿人们来发展起来的模糊控制是模仿人思维进行控制的,它对复杂的的实际操作经验作出“模糊决策”。无数实践表明:采用模糊控和难以建立数学模型的系统能简单而有效地控制。但因模糊制理论控制对象,收到了令人满意的效果[1]。在本文中探讨如控制不具有积分环节,在
7、变量分级不够多的情况下,常常在平何采用模糊PID控制电加热量,以达到无级调节,降低能耗,从衡点附近会有小的振荡现象或存在稳态余差。而PID控制在而使系统能实现高控制精度,抗扰动性强等目标。平衡点附近的小范围调节效果是较理想的,其积分作用可最终通过计算机仿真来对比各种控制策略和方案,优化并确定消除余差。在实际控制过程中,把以上两种控制技术结合起相关参数,以获得最佳控制效果,是多年来控制系统设计尤其来,构成兼有这两者优点的模糊PID控制器。显然这种控制器是新型控制策略与算法研究中必不可少的技术。美国Math2综合了比
8、例、模糊和比例积分控制的优点,不但可使系统具有works公司推出的MATLAB软件中提供了模糊逻辑工具箱,即较快的响应速度和抗参数变化的鲁棒性,而且可以对系统实现Fuzzy工具箱。它是运用图形用户界面(GUI)来设计模糊控制高精度控制。器的。可以直观地完成模糊控制器的设计,同时还提供了30这种控制器是在大偏差范围内采用模糊控制,而在小偏差多个函数,用户可以通过命令来调用这
