[發明專利]一種基于數學模型的過程模糊控制器系統與編程設計方法

在審

• 申請號: 201410172061.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103941590A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 盧萬銀
• 申請（專利權）人: 盧萬銀
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于數學模型的過程模糊控制器系統，其特征在于：包括上位機、通訊模塊、過程模糊控制器、控制裝置、程序編制模塊、程序調試模塊、控制指標性能分析模塊、數據輸出模塊、數據采集模塊，所述的上位機與過程模糊控制器通過通訊模塊連接，數據采集模塊的輸入端與控制裝置連接，數據采集模塊將采集的數據輸入量輸入到過程模糊控制器，過程模糊控制器接收數據輸入量并通過通訊模塊輸入到上位機，上位機將接收的數據輸入量輸入到控制指標性能分析模塊，控制指標性能分析模塊對數據輸入量進行分析并輸出分析模型輸入到上位機，上位機將接收的分析模型輸入到程序編制模塊，程序編制模塊接收分析模型并輸出編制程序至上位機，上位機將接收的編制程序輸入到程序調試模塊進行調試，程序調試模塊將調試數據輸入到上位機，上位機接收調試數據并輸入到程序編制模塊，程序編制模塊將修正后的程序輸入到上位機，上位機將修正后的程序輸入到過程模糊控制器，過程模糊控制器經數據輸出模塊輸出控制輸出量對控制裝置進行控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于數學模型的過程模糊控制器系統，其特征在于：所述的過程模糊控制器包括微處理器CPU芯片、存儲器RAM芯片、存儲器ROM芯片、直流電源接口模塊、通訊接口模塊、A/D轉換通道、D/A轉換通道，微處理器CPU芯片與存儲器RAM芯片、通訊接口模塊互連，存儲器ROM芯片的輸出端連接微處理器CPU芯片，直流電源接口模塊與微處理器CPU芯片連接，A/D轉換通道的輸出端與微處理器CPU芯片的輸入的連接，微處理器CPU芯片的輸出端與D/A轉換通道的輸入端連接。

3.如權利要求1所述的一種基于數學模型的過程模糊控制器系統的編程設計方法，其特征在于：根據受控系統的偏差及其微分變化趨勢設計過程模糊控制器，并進行建模與仿真、完善，在完善的過程模糊控制器基礎上，對過程模糊控制器進行回歸分析或BP神經網絡模型簡化，采用上位機與過程模糊控制器通信的方式進行回歸分析或BP神經網絡模型程序編程與調試，過程模糊控制器對現場信號進行采集，通過通信把數據傳送到上位機，上位機按照分析模型進行編程實現模糊控制運算，結果再經通信傳至過程模糊控制器，通過過程模糊控制器的輸出通道輸出實現對現場的模糊控制，根據調試結果的分析對程序進行修改與完善，進而編制過程模糊控制器程序并移植至過程模糊控制器；包括以下具體步驟：

步驟1：通過控制指標性能分析模塊對控制裝置進行定性分析，通過過程模糊控制器采集與輸出數據，利用上位機判別無傳統PID(比例、積分、微分)調節的閉環控制效果；

步驟2：根據對控制裝置進行定性分析，對于設定值與測量值的偏差x₁、偏差微分x₂進行尺度變換作為過程模糊控制器輸入，對控制裝置進行控制的控制量進行尺度變換作為過程模糊控制器輸出，選取三角形的隸屬度函數對輸入、輸出進行模糊分割，制定模糊控制規則，設計對控制裝置進行控制的過程模糊控制器；

步驟3：通過過程模糊控制器采集與輸出數據，利用上位機分析過程模糊控制器對控制裝置的控制效果；

步驟4：修改模糊控制規則，直到過程模糊控制器對控制裝置的控制效果達到設備性能指標要求，完善過程模糊控制器；

步驟5：對完善的過程模糊控制器進行控制裝置定量分析仿真，采集過程模糊控制器輸入、輸出數據；

步驟6：根據輸入、輸出采集數據分析與篩取，設計過程模糊控制器回歸模型與BP網絡模型；

步驟7：確定過程模糊控制器回歸模型與BP網絡模型的模型參數；

步驟8：分別進行過程模糊控制器回歸模型、BP網絡模型與過程模糊控制器原型仿真比較，仿真效果不吻合，則跳到步驟6，重復以上步驟，直至仿真效果吻合；

步驟9：依據回歸模型或BP網絡模型，通過過程模糊控制器采集與輸出數據，編制上位機模糊控制程序并對控制裝置進行運行調試；

步驟10：對控制裝置的控制效果達不到設備性能指標要求，則跳到步驟5，重復以上步驟，直到達到設備性能指標要求；

步驟11：編制過程模糊控制器基于回歸模型或BP網絡模型的程序并下載至過程模糊控制器；

步驟12：結束。

4.根據權利要求3所述的一種基于數學模型的過程模糊控制器系統的編程設計方法，其特征在于：通過過程模糊控制器采集數據，上位機對設定數據與過程模糊控制器采集數據的差值進行工程量轉化，再傳送至過程模糊控制器，通過過程模糊控制器數據輸出對控制裝置進行控制，利用上位機判別無傳統PID調節的閉環控制效果。