[发明专利]模糊分数阶PIDμ 有效
申请号: | 201810603408.6 | 申请日: | 2018-06-12 |
公开(公告)号: | CN109459928B | 公开(公告)日: | 2021-10-08 |
发明(设计)人: | 李明辉;杨星奎;曹泽;魏飞;张鑫 | 申请(专利权)人: | 陕西科技大学 |
主分类号: | G05B13/04 | 分类号: | G05B13/04;G05D23/19 |
代理公司: | 西安智大知识产权代理事务所 61215 | 代理人: | 王晶 |
地址: | 710021 陕西省*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 模糊 分数 pid base sup | ||
1.一种模糊分数阶PIDμ控制器的DDS置换蒸煮温度控制方法,其特征在于,以模糊分数阶PIDμ控制器(6)作为温度控制系统的主控制器,比例控制器(7)作为温度控制系统的副回路控制器,主控制器由模糊控制器和分数阶PIDμ控制器组成;模糊控制器根据温度偏差e与偏差变化率ec来实时调整其输出量,分别作为分数阶PIDμ控制器所需要的Δkp,Δμ参数;在DDS置换蒸煮温度控制过程中,模糊分数阶PIDμ控制器(6)输出量作为副控制回路的设定值与副控制回路反馈值相减后,经副控制回路比例控制器(7)调节,改变经热交换器(5)加热后的蒸煮药液流量进而以平稳,快速调节蒸煮锅内温度;具体包括以下步骤:
步骤1:获取准确的蒸煮锅内顶部、底部药液温度,计算温度偏差e与偏差变化率ec;
步骤2:选取输入的量化因子Ke和Kec以及输出的比例因子kkp和kμ搭建模糊控制器;
步骤3:根据分数阶微积分理论采用公知的Grünwald-Letnikov理论建立分数阶微积分方程,其定义为;
式(1)为分数阶微积分算子,当α>0时表示分数阶微分方程,当α<0时表示分数阶积分方程;[·]为取整符号,Γ(·)为Gamma函数;
步骤4:对式(1)在初始状态为零时进行Laplace变换可得:
式(2)中,当α>0时表示对分数阶微分进行拉氏变换;当α<0时表示对分数阶积分进行拉氏变换,F(s)为f(t)的象函数;
步骤5:根据式(1)(2)建立分数阶PIλDμ控制器传递函数:
步骤6:取积分阶次λ=1,建立模糊分数阶PIDμ控制器模型:
式(4)中Kp=k0+Δkp,Δkp=kkpf1(e,ec),μ=μ0+Δμ,Δμ=kμf2(e,ec),k0,Ki,μ0为分数阶PIDμ控制器的初始值,kkp,kμ为模糊控制器输出的比例因子;f1(e,ec),f2(e,ec)为模糊控制器的隶属度函数;
步骤7:对模糊分数阶PIDμ控制器中的微分阶次sμ采用公知的改进型Oustaloup方法对其进行间接近似逼近:
式(5)中其中,wb为低频段,wh为高频段,N为近似阶次,b,d为常数;
步骤8:搭建比例控制器。
2.根据权利要求1所述的一种模糊分数阶PIDμ控制器的DDS置换蒸煮温度控制方法,其特征在于,所述的模糊控制器是二输入二输出型,是由模糊化、模糊规则、模糊推理、解模糊组成。
3.根据权利要求2所述的一种模糊分数阶PIDμ控制器的DDS置换蒸煮温度控制方法,其特征在于,模糊输入量和输出量模糊论域为[-3,3],模糊变量为[NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB],即[负大,负中,负小,零,正小,正中,正大],输入量与输出量的模糊子集均采用三角型隶属度函数,模糊推理采用公知的Mamdani模糊推理法,解模糊化采用面积重心法。
4.根据权利要求2所述的一种模糊分数阶PIDμ控制器的DDS置换蒸煮温度控制方法,其特征在于,所述的模糊控制器的模糊规则,是参数Δkp,Δμ的模糊规则如表1;
表1 Δkp,Δμ的模糊规则
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