[发明专利]一种基于模糊自整定PID的温度控制的方法

说明书

本发明涉及温度控制技术领域，特别涉及一种基于模糊自整定PID的温度控制的方法，得到当前温度与目标温度的偏差值E，以及当前偏差值与上次偏差值的差值EC；将偏差值E和差值EC作为模糊控制器的输入，Kp、Ki、Kd作为输出；确认差值E和差值EC的模糊子集，并根据量化结果和模糊化处理后得到该输入子集的隶属度；为了提高系统响应速度，根据调节初期、调节中期调节后期选取不同大小的Kp值、Ki值和Kd值，以建立模糊规则表；根据目标温度和当前温度得到差值的大小、方向和变化趋势，通过模糊控制器作出决策，经过解模糊处理以使其与具体的物理量相对应得到PID控制器的输入参数Kp、Ki、Kd。本发明的控制方法使整个运行过程具有快速、高效的调节效果。

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，特别涉及一种基于模糊自整定PID的温度控制的方法。

背景技术

在一些需要自动调节温度的场景中常用PID控制，PID控制器(比例-积分-微分控制器) 是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。但是在现实控制中，被控系统并非是线性时不变的，随着时间和被控环境的变化，往往需要动态调整PID的参数，所以需要设计一种温度控制方法正好能够满足这一需求。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于模糊自整定PID的温度控制的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明解决现有技术中的问题所采用的技术方案为：一种基于模糊自整定PID的温度控制的方法，

得到当前温度与目标温度的偏差值E，以及当前偏差值与上次偏差值的差值EC；

将偏差值E和差值EC作为模糊控制器的输入，Kp、Ki、Kd作为输出；

确认差值E和差值EC的模糊子集，并根据量化结果和模糊化处理后得到该输入子集的隶属度；

为了提高系统响应速度，根据调节初期、调节中期调节后期选取不同大小的Kp值、Ki 值和Kd值，以建立模糊规则表；

根据目标温度和当前温度得到差值的大小、方向和变化趋势，通过模糊控制器作出决策，经过解模糊处理以使其与具体的物理量相对应得到PID控制器的输入参数Kp、Ki、Kd。

作为本发明的优选方案，所述偏差值E和差值EC的模糊子集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其子集分别表示为：负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，输入范围在基本论域内，通过线性变化公式进行转化，完成输入的模糊化。

作为本发明的优选方案，所述Kp值大小的选取方式包括调节初期应适当取较大的Kp值以提高响应速度，而在调节中期，Kp则取较小值，以使系统具有较小的超调并保证一定的响应速度；而在调节过程后期再将Kp值调到较大值来减小静差，提高控制精度。

作为本发明的优选方案，所述Ki值大小的选取方式包括调节过程的初期，为防止积分饱和，其积分作用应当弱一些，Ki值甚至可以取零；而在调节中期，为了避免影响稳定性，Ki 值应该比较适中；最后在过程的后期，则应增强积分作用，以减小调节静差，Ki值应该取较大。

作为本发明的优选方案，所述Kd值大小的选取方式包括在调节初期，Kd值应该应该较大以应加大微分作用，这样可得到较小甚至避免超调；而在中期，由于调节特性对Kd值的变化比较敏感，Kd值应该比较适中；然后在调节后期，Kd值应减小，以减小被控过程的制动作用，进而补偿在调节过程初期由于Kd值较大所造成的调节过程的时间延长。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明中一种基于模糊自整定PID的温度控制的方法，在温度控制系统中，对于时变非线性系统通常会出现调节速度慢、超出或达不到设置的温度，而本发明的控制方法使整个运行过程具有快速、高效的调节效果。

附图说明