基于模糊PID參數(shù)自整定的溫度控制系統(tǒng)的研究
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2．2 溫度控制系統(tǒng)的模型特性
鍋爐水溫控制系統(tǒng)可近似用一階慣性純滯后環(huán)節(jié)來表示，其傳遞函數(shù)為：
式中：K為對象的靜態(tài)增益；T為對象的時間參數(shù)；τ為對象的純滯后時間參數(shù)。本系統(tǒng)選用的是溫度作為控制對象，鍋爐的溫度控制系統(tǒng)是常見的確定性系統(tǒng)，針對以上的溫度控制系統(tǒng)得到鍋爐溫度控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：
從圖1可以看出，鍋爐中的水是不斷流動的，循環(huán)水對加熱絲加熱鍋爐中水的溫度是一個很強(qiáng)的干擾，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，加大了控制難度，而一般常規(guī)的PID控制效果不太理想，所以對鍋爐水溫度控制系統(tǒng)采用模糊PID控制算法。
3 模糊PID控制算法
3．1 模糊PID參數(shù)自整定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
采用模糊PID參數(shù)自整定控制方式，首先要找出PID三個參數(shù)與控制偏差e和偏差的導(dǎo)數(shù)ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測e和ec，根據(jù)模糊控制原理來對三個參數(shù)進(jìn)行修改，以滿足不同e和ec對控制參數(shù)的不同要求，從而使被控對象有良好的動靜態(tài)性能。即e，ec作為模糊控制器的輸入，PID三個參數(shù)作為輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/162084.htm
3．2 PID參數(shù)的整定原則
按照系統(tǒng)時時變化的偏差e和偏差變化率ec，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，KP，KI，KD的整定原則如下：
(1)當(dāng)偏差e較大時，誤差較大，為使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度，應(yīng)取較大的KP；為了防止偏差變化率ec瞬時過大，應(yīng)取較小的KD；為了避免較大的超調(diào)，應(yīng)對積分作用加以限制，通常取KI=0。
(2)當(dāng)偏差e處于中等大小時，為使系統(tǒng)相應(yīng)具有較小的超調(diào)，KP應(yīng)取得小些，KI取值要適當(dāng)，這時KD取值對系統(tǒng)影響較大，取值應(yīng)大小適中，以保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
(3)當(dāng)偏差e較小時，為使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，KP與KI均應(yīng)取大些，同時為避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近出現(xiàn)振蕩，并考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x取KD值。KD值的選擇根據(jù)偏差變化率ec來確定，當(dāng)ec較大時，KD取較小值，當(dāng)ec值較小時，KD取較大值，一般情況下，KD為中等大小。
3．3 模糊PID控制器
設(shè)定輸入變量e和ec語言值的模糊子集為{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB)，將偏差e和偏差變化率ec量化到(-3，3)的區(qū)域內(nèi)。同樣，設(shè)定輸出量KP，KI和KD的模糊子集為{ZO，PS，PM，PB}，并將其量化到區(qū)域(0，3)內(nèi)。根據(jù)參數(shù)KP，KI和KD對系統(tǒng)輸出特性的影響情況，可得模糊控制規(guī)則為：
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