<dfn id="xd99n"></dfn>
<var id="xd99n"></var>

      
      

        <var id="xd99n"><strike id="xd99n"></strike></var>
        <cite id="xd99n"></cite>

          <mark id="xd99n"></mark>

          <mark id="xd99n"></mark>

              當前位置:

              首 頁(yè) > 技術(shù)文章 > 虹潤溫控表在恒溫箱控制中的應用
              目錄導航 Directory

              技術(shù)支持Article

              虹潤溫控表在恒溫箱控制中的應用
              更新時(shí)間:2024-05-17 點(diǎn)擊次數:572

              摘 要:在周?chē)h(huán)境溫度不同的情況下,通過(guò)實(shí)驗的方法得出了3個(gè)恒溫箱的數學(xué)模型。針對恒溫箱這個(gè)時(shí)變的系統,建立了一個(gè)可以對恒溫箱實(shí)現高精度控制的控制算法數學(xué)模型,并應用在所建立的3個(gè)恒溫箱模型中。該控制器不僅保持了常規PID控制器的優(yōu)點(diǎn),而且具有很強的魯棒性和適應性。仿真結果表明系統可以達到很好的動(dòng)靜態(tài)性能指標。
               關(guān)鍵詞:恒溫箱溫度控制 模糊 PID 控制
               引言
               目前常用的恒溫箱可分為3類(lèi):高溫恒溫箱,箱溫大于60℃;中溫恒溫箱,箱溫在-10~60℃;低溫恒溫箱,箱溫小于-10℃。本人自己研制了一新型的恒溫箱系統,要求恒溫箱內溫度能精確控制在25℃。由于外界環(huán)境的溫度可比25℃高也可低,因此恒溫箱具有制冷系統和加熱系統,所設計恒溫箱系統由恒溫箱箱體、齒輪泵、壓縮機系統、電加熱管、油管以及控制器等組成。溫度控制系統在箱體外部對流經(jīng)油管的變壓器油控溫,經(jīng)過(guò)控溫的變壓器油重新流回恒溫箱的箱體內。因為恒溫箱在冬天和夏天,所處的環(huán)境溫度不同,所以恒溫箱的溫度模型也是不同的,也可以說(shuō)恒溫箱是個(gè)時(shí)變的系統。通過(guò)實(shí)驗測試的方法測量出恒溫箱在外界環(huán)境溫度為8℃,15℃和35℃時(shí)系統在電加熱情況下的模型分別為

              1.gif

              本文就是要針對所建立的數學(xué)模型設計一個(gè)可以對恒溫箱實(shí)現高精度控制的控制算法。
              1 模糊PID 控制原理
              模糊理論是在美國柏克萊加州大學(xué)電氣工程系Lotfi. A. Zadeh 教授于1965 年創(chuàng )立的模糊集合理論的數學(xué)基礎上發(fā)展起來(lái)的,他提出了能夠表征人類(lèi)思維中模糊概念的方式——隸屬度函數,發(fā)表了題為“Fuzzy Set”的論文[1]。模糊控制器FC (fuzzy controller)也稱(chēng)為模糊邏輯控制器FLC (fuzzy logic controller)[2~4]。模糊PID 控制器是一種在常規PID 調節器的基礎上,應用模糊集合理論根據控制偏差、偏差絕對值,在線(xiàn)自動(dòng)整定比例系數、積分系數和微分系數的模糊控制器。模糊邏輯控制器動(dòng)態(tài)性能抗擾性和PID 控制器穩態(tài)精度高,取兩者的優(yōu)點(diǎn)就構成模糊PID 控制器。其控制器不僅保持了常規PID控制器的優(yōu)點(diǎn),而且具有很強的魯棒性和適應性。自適應模糊PID 控制器以偏差e 和偏差變化率ec 作為輸入,可以滿(mǎn)足不同時(shí)刻偏差e 和偏差變化率ec 對PID 參數自整定的要求。利用模糊控制規則在線(xiàn)對PID 參數進(jìn)行修改,便構成了自適應模糊PID 控制器,其結構如圖1 所示。

              2.gif

              圖1 自適應模糊PID控制器

              PID 參數自整定的實(shí)現思想是先找出PID 的3 個(gè)參數與偏差e 和偏差變化率ec 之間的模糊關(guān)系,在運行中通過(guò)不斷檢測偏差e 和偏差變化率ec ,再根據模糊控制原理來(lái)對3 個(gè)參數進(jìn)行在線(xiàn)修改,以滿(mǎn)足不同e 和ec 對控制參數的不同要求,而使被控對象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。
              2 模糊PID 設計
              2.1 控制器結構設計
              此處的模糊PID 控制器采用恒溫箱內的溫度偏差e 和偏差變化率ec 作為輸入變量[5],以 ΔKp 、 ΔKi 和 ΔKd作為輸出。模糊集E 及模糊集EC 均取為,論域為[-3,3];模糊輸出 ΔKp 取為,論域為[-0.3,0.3]; ΔKi 取為,論域為[-0.6,0.6];ΔKd 取為,論域為[-3,3];E 、EC 、 ΔKp 、 ΔKi 和 ΔKd 的隸屬函數曲線(xiàn)分別如圖2 所示。
              3.gif

              圖2 隸屬函數2.2 控制規則
                  PID 參數的整定必須考慮到在不同時(shí)刻3 個(gè)參數的作用以及相互的互聯(lián)關(guān)系。根據 Kp 、 Ki 和 Kd 對系統輸出特性的影響情況,可歸納出在一般情況下,在不同的|e|和|ec|時(shí),被控過(guò)程對參數 Kp , Ki 和 Kd 的自整定要求如下:

              ① 當 |e| 較大時(shí),為加快系統響應速度并防止起始偏差e 瞬間變大,可能引起微分過(guò)飽和,而使控制作用超出許可范圍,應取較大的 Kp 和較小的 Kd ,同時(shí)為避免系統因積分飽和所引起的較大超調,應對積分作用加以限制,通常取Ki =0 ;

              ② 當 |e| 和|ec| 為中等大小時(shí),為使系統響應的超調減小,并保證系統的響應速度, Kp 、 Ki 、 Kd 的值的大小適中;

              ③ 當 |e| 較小時(shí),為使系統具有良好的穩態(tài)性能,應增加 Kd 和 Ki 的值,同時(shí)為了避免系統在設定值附近振蕩,并考慮系統的干擾性能,應適當地選取 Kd 的值,其原則是:當|ec| 較小時(shí), Kd 可取的大些,通常取為中等大??;當|ec| 較大時(shí), Kd 應取小些。

              根據以上經(jīng)驗,本文所采用的模糊控制規則表如表1所示。
              4.gif

              表1 模糊控制規則表

              2.3 泄漏檢測流程
              在本控制器中采用如下的推理形式:
              R1 :如果e 是 A1 , ec 是 B1 ,則 Kp 是 CP1 , KI 是 CI1 , KD 是CD1
              本控制器中,模糊推理采用最大最小合成法,模糊量的清晰法采用最大隸屬度方法,該方法是選擇模糊子集中隸屬度最大的元素稱(chēng)為控制量。若對應的模糊決策的模糊集為c ,則決策(所確定的精量確量) u∗ 應滿(mǎn)足
                 5.gif

              得出 PID 的各個(gè)調整參數后,就可以實(shí)現模糊PID 的參數調整算式如下:

              6.gif
              式中: KPO 、 KIO 、 KD0 為初始值; ΔKP 、 ΔKI 和 ΔKD 為經(jīng)模糊推理后得到的PID的調整參數值。
              3 控制算法仿真研究
              按照上面所介紹的模糊PID,將此方面控制到上面所采用的3 個(gè)模型,這時(shí)PID 的3 個(gè)參數的初始值分別取為 KP0 =0.9、 KI0 =0.000 85、 KD0 =1.0。此時(shí)的仿真曲線(xiàn)如圖3 所示。
              7.gif
              對于不同模型的控制性能指標如表2 所示。
              8.gif
              表2 系統性能指標
              從圖中可以看出,模糊PID 控制的控制效果很明顯。其結合了傳統的PID 控制的性能穩定,可以消除穩態(tài)誤差的特點(diǎn)。同時(shí),也具有模糊控制的不依賴(lài)于數學(xué)模型,動(dòng)態(tài)性能好的特點(diǎn)。從表2 可以看出控制系統在時(shí)間1 200 s 就已經(jīng)進(jìn)入了穩定狀態(tài)。其系統穩態(tài)誤差為0.001,滿(mǎn)足系統要求的在時(shí)間1800s 時(shí),系統的穩態(tài)誤差為0.002 的要求。從這3個(gè)模型的仿真的可以看出模糊PID 控制對于時(shí)變的、純滯后的、非線(xiàn)性的一階大慣性的系統可以取得很好的效果。
              4 結束語(yǔ)
              通過(guò)仿真實(shí)驗可以看出,所設計的模糊PID 控制對于所建立的3 個(gè)數學(xué)模型都可以達到很高的動(dòng)靜態(tài)性能指標,所設計的模糊控制器對于所研制的恒溫箱可以達到高精度的控制。

               

               

              上一篇 : 虹潤溫度記錄儀在耐火材料廠(chǎng)中的應用    下一篇 :  基于虹潤智能溫控器的小型裝置控制系統
              深夜永久免费观看地址,亚洲国产永久在线视频,97色色电影一区二区三区,嗯啊~高潮了太深了视频