基于ＡＲＭ的模糊自整定ＰＩＤ溫度控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)VIP

基于的模糊自整定溫度控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn) 摘要：介紹了一種基于ARM的模糊自整定PID溫度控制系統(tǒng)，采用了預(yù)測(cè)與模糊PID相結(jié)合的控制技術(shù)。精確度高，穩(wěn)定性好，適用范圍寬，實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)對(duì)具有非線性、時(shí)變性和時(shí)間滯后性的工農(nóng)業(yè)過(guò)程具有較好的控制效果。 關(guān)鍵詞：ARM；溫度控制；預(yù)測(cè)技術(shù)；PID參數(shù)模糊自整定 中圖法分類號(hào)：TP311 ：A：1009-3044(xx)18-31681-01 A Fuzzy Auto-tunning PID Temperature Control System Based on ARM ZHAO Cheng1，JIN Li-shuai2 (1.Aviation Industry Management College in Zhengzhou,Zhenzhou 450015,China;2.North China Institute of Water Resources and Hydropower,Zhenzhou 450015,China) Abstract:We introduced a kind of the fuzzy auto-tunning PID temperature control system based on ARM.The system bined the forecast control technology with fuzzy PID. Precision high, the stability good, the applicable scope is wide, the experiment indicated this system to has the better control effect to the industry and agriculture process of non-linearity, time-variance and time-lag. Key words:ARM;temperature control;forecast technology;fuzzy auto-tunning PID 1 引言 目前，工農(nóng)業(yè)中的溫度控制對(duì)象，往往具有非線性、大時(shí)滯、時(shí)變、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，采用常規(guī)PID控制效果不理想，不能滿足系統(tǒng)在不同條件下對(duì)參數(shù)自整定的要求，從而影響其控制效果進(jìn)一步提高。模糊控制是一種語(yǔ)言控制，不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)參數(shù)變化不敏感，具有很好的魯棒性。由于模糊控制易受模糊規(guī)則有限等級(jí)的限制而引起誤差。因此，我們將模糊控制與常規(guī)PID控制相結(jié)合，使預(yù)測(cè)控制符合工農(nóng)業(yè)過(guò)程的實(shí)際要求。設(shè)計(jì)基于預(yù)測(cè)的模糊自整定PID溫度控制系統(tǒng)的主要思想是在常規(guī)PID調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上，采用模糊推理思想，對(duì)算法控制器進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)不同的E和EC實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)自整定的溫度控制器；并且，在此基礎(chǔ)上，還增加了對(duì)非線性、時(shí)變性、有滯后性的復(fù)雜溫控對(duì)象的預(yù)測(cè)控制技術(shù)，大大提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2 系統(tǒng)控制算法 本控制器采用可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其測(cè)量可精確到0.0625。DS18B20輸出的數(shù)字量直接與微控制器相連接，微控制器再將得到的溫度值與給定的溫度值進(jìn)行比較，計(jì)算其偏差，再對(duì)偏差按一定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果通過(guò)控制可控硅在控制周期內(nèi)的過(guò)零觸發(fā)脈沖個(gè)數(shù)來(lái)達(dá)到控制溫度的目的。預(yù)測(cè)技術(shù)是一種基于模型的控制算法，它不同于傳統(tǒng)的PID控制方法。PID控制通常是根據(jù)過(guò)程當(dāng)前和過(guò)去的輸出測(cè)量值與設(shè)定值的偏差，來(lái)確定當(dāng)前的控制輸入;而預(yù)測(cè)控制則是利用預(yù)測(cè)模型預(yù)估過(guò)程未來(lái)的輸出狀況與設(shè)定值之間偏差，然后利用“滾動(dòng)式”的最優(yōu)化策略計(jì)算當(dāng)前的控制輸入。預(yù)測(cè)控制對(duì)數(shù)學(xué)模型要求不高，能直接處理具有滯后的對(duì)象，具有良好的跟蹤性能，并對(duì)模型誤差具有較強(qiáng)的魯棒性。經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)以后的輸出再通過(guò)模糊控制，對(duì)KI,KP,KD三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足在不同E和EC時(shí)對(duì)控制參數(shù)的不同要求，使被控對(duì)象具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。 2.1 預(yù)測(cè)控制的原理 式中，h=ai-ai-1稱為脈沖響應(yīng)系數(shù)；ai稱為過(guò)程的階躍響應(yīng)系數(shù)；N是一個(gè)較大的整數(shù)，能使過(guò)程基本上得到完成。 為了提高預(yù)估值的準(zhǔn)確性，采用校正的方法對(duì)基于預(yù)測(cè)模型的輸出預(yù)估值進(jìn)行校正，即yc(k+j)=ym(k+j)+y(k)-yc(k)。 式中，yc(k+j)為校正輸出預(yù)估值，ym(k+j)為基于預(yù)測(cè)模型得到的輸出預(yù)估值。y(k)-yc(k+j)為現(xiàn)時(shí)刻的輸出量值與預(yù)估值之差。 另外，為了避免過(guò)程出現(xiàn)急劇變化的輸人和輸出，要求輸出沿著參考曲線到達(dá)設(shè)定值。目前，最廣泛應(yīng)用的參考軌線為一階的，其定義為：yr(k+i)=aiy(k)+(1-ai)yd(