[发明专利]一种水体溶解氧含量的控制方法

摘要

在本发明涉及一种集约化水产养殖中，控制水体中溶解氧含量的基于模糊推理、专家系统控制和常规PID控制方法三者相结合的控制方法。根据溶解氧的给定值、采样的实际值和前一次误差分别计算得到溶解氧偏差e和偏差变化率ec，并将其模糊化。将已经模糊化的偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制器的输入语言变量，进行模糊推理得到控制参数增量的模糊量。利用专家系统知识库推理，进行反模糊运算得到精确量ΔKp、ΔKi、ΔKd。最后，将其与常规整定方法得到的设定值合并得到最终的控制量。

主权项

一种基于模糊推理、专家系统控制和常规PID控制方法三者相结合，面向集约化水产养殖中，控制水体中溶解氧含量的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)输入模糊化根据溶解氧的给定值、采样的实际值和前一次误差分别计算得到溶解氧偏差e和偏差变化率ec，这两个值都是精确量，先要将其进行模糊化。e、ec的范围设定在[‑9,+9]连续变化，其模糊子集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB},量化为7档{‑9，‑6，‑3，0，3，6，9}。e、ec的模糊规则如下：当[‑9,‑7.5)时，为NB[‑7.5,‑4.5)时，为NM[‑4.5,‑1.5)时，为NS[‑1.5,1.5]时，为ZO(1.5,‑7.5]时，为PB(1.5,4.5]时，为PB(4.5,7.5]时，为PB(7.5,9]时，为PBZO‑零，PS‑正小，PM‑正中，PB‑正大，NS‑负小，NM‑负中，NB‑负大。(2)建立模糊推理控制表将已经模糊化的偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制器的输入语言变量，ΔKp、ΔKi、ΔKd作为其输出语言变量。ΔKp、ΔKi、ΔKd论域都为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，量化为7档{‑3，‑2，‑1，0，1，2，3}。根据河蟹池塘养殖溶解氧的实际情况，并结合模糊控制的经验，制定出ΔKp、ΔKi、ΔKd控制规则表。表1 ΔKp模糊控制规则表ZO‑零，PS‑正小，PM‑正中，PB‑正大，NS‑负小，NM‑负中，NB‑负大。表2 ΔKi模糊控制规则表ZO‑零，PS‑正小，PM‑正中，PB‑正大，NS‑负小，NM‑负中，NB‑负大。表3 ΔKd模糊控制规则表ZO‑零，PS‑正小，PM‑正中，PB‑正大，NS‑负小，NM‑负中，NB‑负大。(3)输出反模糊化利用专家系统知识库推理，进行反模糊运算得到精确量ΔKp、ΔKi、ΔKd。查出修正参数代入下式计算:Kp＝K'p+ΔKp，Ki＝K'i+ΔKi，Kd＝K'd+ΔKd，其中K'p,K'i,K'd分别为采用常规整定方法得到的设定值。在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对PID参数的在线自校正，其工作流程为:通过上述分析可以看出，系统实现了基于模糊控制的PID在线自整定工作。其整定过程为：(a)通过设定值与采样值的比较得到偏差e：e(k)＝r(k)‑y(k)；(b)计算出偏差变化率ec：ec(k)＝e(k)‑e(k‑1)；(c)将e、ec模糊化；(d)利用专家系统反模糊求出ΔKp，ΔKi，ΔKd；(e)计算当前Kp，Ki，Kd。