Kp、Ki及Kd)的在线自动修正。
2PID参数调整规则
式中:为系统误差,为系统误差变化量;为比例作用系数,影响系统响应速度和精度;为积分作用系数,影响系统稳态精度;为微分作用系数,影响系统动态特性。通常情况下,针对不同的和,,和的选择遵循以下原则:
(1)当较小时,为使系统具有较好的稳定性,与均应取得大些;同时,为避免系统在设定值附近出现振荡,较大时,取较小值;较小时,取值则较大。
(2)当处于中等大小时,为使系统响应具有较小的超调,应取较小值;同时的取值对系统响应的影响较大,也应取较小值。
(3)当较大时,为使系统具有较好的动态性能,应取较小的与较大的。同时,为避免系统响应出现较大超调,应限制积分作用,通常取0。
模糊PID控制器的本质就在于通过模糊推理,根据不同的和,在线实时修订3个PID作用系数,即可制定出Δ、Δ和Δ的模糊控制规则。
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三、自适应模糊PID控制器设计
温度控制系统分为模糊PID控制区和直接控制区,控制温度接近目标温度达到一定误差限度(1℃≤≤1℃)时,启动模糊PID控制算法,使温度稳定在目标温度附近。当温度超过上述误差限度,采用直接控制算法。这样即保证了系统的稳定性又提高了系统的快速性。模糊控制系统采用二输入三输出模糊控制器,输入为温度误差和温度变化,输出为3个PID作用系数,和。
1、模糊PID软件设计流程简述(模糊PID算法的程序流程图见图3所示)
2、模糊PID软件仿真曲线
根据大量的理论依据和实践,得出实际系统的近似数学模型,通过在PC机上编程分别得出常规PID和模糊PID系统曲线图,如图4(a)和(b)所示。
从图中看出模糊PID温度调节系统对于温室温度的变化调节更加平稳,显示了很好的控制效果。具体表现为变频器的频率上升和下降更为平稳,基本没有出现过采用传统PID时频率的跳跃式上升和下降情况。
从性能比较结果表1中可以清楚的看到模糊PID的优势。
五、结语
系统所采用的自适应模糊PID控制器与传统的PID控温技术相比,使系统的运行费用大大降低,并可节省大量的人力资源,有效地避免了人工操作的主观性和随意性,提高了环境测控的精度和效率。温度控制过程中,把模糊控制理论与技术应用于温度监控与调节中,非常适合于非线性控制,且系统可以在线自整定PID参数,控制超调量小,鲁棒性好,对系统参数变化不敏感,系统可根据任意的控制规则、等级数、隶属值得出模糊控制总表,并自动实时地进行监测和调节,达到r