智能控制在温度调节仪中的应用

作者：时间：2012-12-12来源：网络收藏

1 引言
温度是工业控制中很重要的参量,温度控制有很多方式。而利用VB语言进行智能调节仪温控系统的通讯和控制算法的开发使得系统的开发、维护和扩展都十分方便,可操作性更强。
本设计采用计算机进行温度控制,涉及到计算机与智能调节仪的双向通信,智能PID算法和分段PID控制算法的应用[1]。计算机对温度变送器输入信号进行处理后与设定温度值进行比较,并进行P、I、D参数运算,然后送给智能调节仪进行调节,输出信号对可控硅调压模块进行控制,从而改变加热功率以达到控制温度的目的。

2 控制算法设计
智能PID算法:由于被控对象的数学模型难以建立,常规的PID控制无法满足要求,引入智能控制的概念,提出一种符合要求的智能PID控制算法。图1为智能PID控制的一般系统结构图[2]。

分段模糊PID控制算法:模糊PID控制器以误差E和误差变化作为输入,可以满足不同时刻的E和对PID参数自整定的要求,并利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改。
2.1 智能PID算法设计

式中参数P,I,D分别为调整系数[3]。
设定二个误差界限
(1) 当时,说明误差在向误差绝对值增大方向变化。
1) 如果说明尽管误差向绝对值增大的方向变化,但误差绝对值本身并不大,控制器实施一般的控制作用,控制器输出为:

2) 如果说明误差较大,加强比例环节的作用,以达到并迅速减小误差绝对值的目的,控制器输出为:

为放大系数。
当或者时,说明误差的绝对值向减小的方向变化,或者已经到达平衡状态。此时保持控制器输出不变

(3)，说明误差处于极值状态。
1) 如果误差的绝对值较大,即，实施较强的控制作用。

此时式中为增益系数。
2) 如果误差的绝对值较小,即实
施较弱的控制作用。

此时为抑制系数,
3) 时,说明温度误差的绝对值已经很大。此时无论误差变化趋势如何,控制器都应按最大(或最小)输出,以达到迅速调整误差的目的,使误差绝对值以最大速度减小。
式中为放大系数。
分段PID算法主要思想是以误差E和误差变化作为输入,可以满足不同时刻的E和对PID参数自整定的要求[4]。
图2是一种分段PID控制方案。设开始时在点O处,期望位置是点T,　误差可能到达的最大负偏差位置点是N,把OT分成OA、AS和ST三段,把TN分成TS′、S′A′和A′N三段,在这里, |OA|=|A′N|,|AS|=|S′A′|, |ST|=|TS′|。在每一段实施不同的控制方案,分别对应于以下的3点自整定要求。