|
專業(yè)的流量儀表資料網(wǎng)
|
 |
 |
 |
|||||
|
一種模糊變參數(shù)控制方法（2）2004年9月 3 Fuzzy-PID控制[4] PID控制是最早發(fā)展起來的應(yīng)用經(jīng)典控制理論的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。而實際工業(yè)控制過程中經(jīng)常會遇到大滯后、時變、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，其中，有的參數(shù)未知或緩慢變化，有的存在滯后和隨機干擾，有的無法獲得精確數(shù)學(xué)模型等，應(yīng)用常規(guī)PID控制不能達(dá)到理想的控制效果。另外系統(tǒng)的模擬PID控制算法呆板，整定不便，性能欠佳，對運行工況的適應(yīng)性較差等，單純采用PID控制往往不到滿意的結(jié)果。模糊控制與控制理論有機地結(jié)合起來，可構(gòu)造一類新型的智能控制系統(tǒng)，即Fuzzy-PID復(fù)合型控制系統(tǒng)。模糊控制與PID控制器兩者結(jié)合起來后能揚長避短，既具有模糊控制靈活而適應(yīng)性強的優(yōu)點，又具有PID控制精確度高的特點。因此模糊控制并不是代替，而是拓展了傳統(tǒng)的控制。 3.1 系統(tǒng)分析和控制策略 一般來說，PI控制對偏差較大時有效，而PD控制對偏差較小時有效[5]，因此采用圖2所示的控制策略，當(dāng)偏差比較大的時候，希望系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)中對控制上升時間占優(yōu)的參數(shù)處于主導(dǎo)地位；當(dāng)偏差比較小的時候，調(diào)節(jié)超調(diào)量的控制參數(shù)占有優(yōu)勢。但是在一般的PID當(dāng)中，PID參數(shù)不可能變化，根據(jù)已經(jīng)掌握的PID控制規(guī)律，給出不同情況下的控制參數(shù)方案，這正是模糊控制的優(yōu)勢。圖2可以分為3個階段，其控制律如下： 圖2 一般階躍響應(yīng)曲線 ①當(dāng)輸出響應(yīng)開始處于曲線的第Ⅰ階段時， ② 在響應(yīng)曲線的第Ⅱ階段， ③ 第Ⅲ階段， 3.2 仿真結(jié)果和討論 以Matlab6.1中的Simulink工具箱進(jìn)行了仿真[6]。所建模型如圖3所示，仿真結(jié)果如表1所示。在普通PID控制中，本文分別以上升時間以及超調(diào)量為滿足條件得出仿真曲線，序號1為滿足上升時間的條件下得到的參數(shù)，得到曲線表明超調(diào)量為16％，調(diào)整時間為4.4s，上升時間為0.86s。同樣，在側(cè)重超調(diào)量時（序號2），上升時間為1.4s，超調(diào)量為0，調(diào)整時間為1.4s。以圖3的模型進(jìn)行仿真，可以保持上升時間基本不變（0.87s），而超調(diào)量也減少很大（6％），調(diào)整時間也減少到1.2s（序號3）。 表1 性能參數(shù)比較圖
將上述方法應(yīng)用于軋機，有效地提高了控制過程開始和終了地控制效果并提高了帶材的成材率。 圖3 Fuzzy-PID模型圖 由此，模糊控制與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合具有廣泛的實用性。本文僅以Fuzzy-PID控制為例作了一些粗淺的研究。除此之外，關(guān)于Fuzzy－PID控制的應(yīng)用方式還有：模糊自適應(yīng)PID控制器、設(shè)定值遷移模糊PID控制器、模糊自適應(yīng)PID控制器等。這種新型控制器已引起人們的普遍關(guān)注和極大興趣，并已得到較為廣泛的應(yīng)用。隨著模糊控制技術(shù)應(yīng)用，還會出現(xiàn)各種各樣的復(fù)合方式，以對實際過程進(jìn)行有效的控制。事實上，目前有關(guān)模糊控制的理論還是不完整的，僅是極小一部分的模糊邏輯應(yīng)用于模糊控制上。在模糊控制理論和應(yīng)用方面，還有不少問題有待人們?nèi)ド钊胙芯�，特別是關(guān)于模糊控制器的穩(wěn)定性、模糊聚類方法以及自建模問題。 |
較大，為了加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度，并防止因開始時 
的瞬間變大可能會引起的微風(fēng)溢出，應(yīng)取較大的KP和較小的KD。另外為防止積分飽和，避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，此時應(yīng)去掉積分作用，取KI＝0。
值中等大小，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減小和保證一定的響應(yīng)速度，應(yīng)取較小的KI，KP和KD的數(shù)值大小要適中。
較小，為了使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性能，應(yīng)增大KP和KI的數(shù)值。同時為避免輸出響應(yīng)在設(shè)定值附近的振蕩，并考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x取KD，其原則是：當(dāng)
值較大時，KD取大一些；當(dāng) 
值較大時，KD取較小地數(shù)值，通常KD為中等大小。
超調(diào)量 
調(diào)整時間 
 |
 |
|
無錫求信流量儀表有限公司 |