[发明专利]一种模糊PID控制器及规模化养猪场沼气工程控制系统

说明书

本发明公开了一种模糊PID控制器，包含模糊PID控制模块以及与模糊PID控制模块连接的：PID控制模块，用于在小偏差范围内调整控制变量；模糊化模块，用于将模糊PID控制器的输入量的确定值转换为相应的模糊语言变量值；模糊推理模块，用于建立模糊规则，从不精确的前提集合中得出可能的不精确结论；反模糊化模块，用于将模糊PID控制器的输出量的模糊语言变量值转换成确定值。本发明还提供了一种PLC平台和一种规模化养猪场沼气工程控制系统。本发明的技术效果是：1、提升控制器的控制效果，2、使控制系统具有更好的动态响应，3、对于控制系统的稳定性将有较大的提升，4、对于优化沼气发电，提升沼气发电效率将具有重大的意义。

技术领域

本发明涉及模糊化控制系统，特别涉及一种模糊PID控制器及规模化 养猪场沼气工程控制系统。

背景技术

近些年来，工程研究人员逐渐将自动化控制技术引入到污染治理过程 中，以提高污染治理的效率、降低污染治理的成本。PID控制是当前应用 最广泛的控制技术之一，广泛应用在工业生产线。PID控制器(比例-积分- 微分控制器)的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加 超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。PID控制 器具有简单易懂，参数较易整定，使用过程中不需要精确的系统模型等先 决条件等优点。同时PID控制器在实践过程中也存在较大的问题，PID控 制器在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作 得不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么 调参数都没用。而厌氧发酵过程是一个相对复杂的非线性过程，将PID控 制器直接应用于该过程的控制显然不现实。

近年来随着计算机水平的高速发展，逐渐发展了一些基于人脑仿生学 控制模型，模糊控制就是其中研究较多的技术模型之一。模糊控制能够将 操作者或专家的控制经验和只是表示成语言变量描述的控制规则，然后利 用这些规则去控制系统。模糊控制特别适合数学模型未知的、复杂非线性 系统的控制，控制参数也是各种各样，但是模糊控制本身无法的静态误差， 在变量分级不够多的情况下，常在平衡点附近出现小的震荡现象。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种模糊PID控制器，包含模糊PID控制模 块以及与模糊PID控制模块连接的：

PID控制模块，用于在小偏差范围内调整控制变量；

模糊化模块，用于将模糊PID控制器的输入量的确定值转换为相应的 模糊语言变量值；

模糊推理模块，用于建立模糊规则，从不精确的前提集合中得出可能 的不精确结论；

反模糊化模块，用于将模糊PID控制器的输出量的模糊语言变量值转 换成确定值。

在一些实施方式中，的模糊化模块用于控制太阳能加热装置。

在一些实施方式中，模糊PID控制器的输入变量为太阳能加热装置的 温度偏差e和温度偏差变化量ec，输出变量为太阳能加热装置的温度增量 u。

在一些实施方式中，模糊PID控制器通过模糊神经网络模型训练学习 后得出温度偏差e和温度偏差变化量ec的连续论域和温度增量u；并根据 以下公式，分别求得e和ec的量化因子ke和kec，以及比例因子ku：

在一些实施方式中，PID控制器的传递函数为：

其中，其中K_p为比例参数，T_i为微分时间常数，τ为微分时间常数。