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模糊PID控制在双容水箱中的应用

作者:周妮娜 王力 胡皓时间:2013-03-21来源:电子产品世界收藏

  摘要:液位控制是工业过程中常见的过程控制,由于很难建立其精确的数学模型,常规得不到理想效果。本文将常规和模糊控制相结合,用模糊控制器来整定器的比例、积分、微分系数,对液位进行控制,实验表明,采用模糊PID控制器后,控制系统的响应速度加快,超调量减小,过渡时间大大缩短,具有较好的稳定性和鲁棒性。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/143369.htm

  水箱液位控制是过程控制的典型代表,很多学者都致力于水箱液位系统的控制研究。王维荣提出了应用模糊控制技术控制的液位。胡开明等提出了使用模糊PID控制与组态技术对液位系统进行控制,提高了系统的性能。本文提出了应用模糊PID理论对液位进行控制,并且对照常规PID和模糊PID控制的控制效果,证明不同控制策略的优劣。

  双容水箱液位控制系统

  图1所示为双容水箱液位系统。整个系统由水箱主体、检测元件、调节变频装置、阀门、泵及步进电机组成,包含上下2个水箱,阀门控制水箱中水的位置即高度,水存储在储水箱中,控制的目的是使下水箱的液位等于给定值,并能够客服自身系统带来的干扰影响。通过对系统结构的分析不难看出,该系统具有非线性和时滞性,要建立精确的数学模型比较困难。模糊控制可以避开复杂的数学模型,对于非线性时滞系统有较好的控制效果。  

 

  模糊PID控制器的建立

  常规PID控制器要求控制系统模型精确,而大多数的工业控制系统都存在着不同程度的非线性、时变和滞后现象,数学模型不好建立。模糊控制则不依赖于系统的数学模型,它主要以经验进行推理控制。本文将模糊控制器和传统的PID控制器相结合实现对于双容水箱液位系统的控制,控制系统框图如图2所示。图中e是液位给定值和测量值之间的误差,误差变化率ec=de/dt,通过A/D转换器得到数字信号,送给模糊PID控制器进行处理,处理完后的预调整结果送给D/A进行数字量和模拟量的转换,交给执行机构去推动上下水箱进行泄水或进水操作,最终实现使下水箱的液位等于给定值。  

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