[發(fā)明專利]一種基于數(shù)學(xué)模型的過程模糊控制器系統(tǒng)與編程設(shè)計方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410172061.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103941590A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧萬銀
• 申請（專利權(quán)）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(shù)學(xué)模型的過程模糊控制器系統(tǒng)，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(diào)試模塊、控制指標(biāo)性能分析模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集模塊的輸入端與控制裝置連接，數(shù)據(jù)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)輸入量輸入到過程模糊控制器，過程模糊控制器接收數(shù)據(jù)輸入量并通過通訊模塊輸入到上位機，上位機將接收的數(shù)據(jù)輸入量輸入到控制指標(biāo)性能分析模塊，控制指標(biāo)性能分析模塊對數(shù)據(jù)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(diào)試模塊進行調(diào)試，程序調(diào)試模塊將調(diào)試數(shù)據(jù)輸入到上位機，上位機接收調(diào)試數(shù)據(jù)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(jīng)數(shù)據(jù)輸出模塊輸出控制輸出量對控制裝置進行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)學(xué)模型的過程模糊控制器系統(tǒng)，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(zhuǎn)換通道、D/A轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換通道的輸入端連接。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)學(xué)模型的過程模糊控制器系統(tǒng)的編程設(shè)計方法，其特征在于：根據(jù)受控系統(tǒng)的偏差及其微分變化趨勢設(shè)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(chǔ)上，對過程模糊控制器進行回歸分析或BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型程序編程與調(diào)試，過程模糊控制器對現(xiàn)場信號進行采集，通過通信把數(shù)據(jù)傳送到上位機，上位機按照分析模型進行編程實現(xiàn)模糊控制運算，結(jié)果再經(jīng)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(xiàn)對現(xiàn)場的模糊控制，根據(jù)調(diào)試結(jié)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(biāo)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(shù)據(jù)，利用上位機判別無傳統(tǒng)PID(比例、積分、微分)調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制效果；

步驟2：根據(jù)對控制裝置進行定性分析，對于設(shè)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(shù)對輸入、輸出進行模糊分割，制定模糊控制規(guī)則，設(shè)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(shù)據(jù)，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(guī)則，直到過程模糊控制器對控制裝置的控制效果達(dá)到設(shè)備性能指標(biāo)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(shù)據(jù)；

步驟6：根據(jù)輸入、輸出采集數(shù)據(jù)分析與篩取，設(shè)計過程模糊控制器回歸模型與BP網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟7：確定過程模糊控制器回歸模型與BP網(wǎng)絡(luò)模型的模型參數(shù)；

步驟8：分別進行過程模糊控制器回歸模型、BP網(wǎng)絡(luò)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(fù)以上步驟，直至仿真效果吻合；

步驟9：依據(jù)回歸模型或BP網(wǎng)絡(luò)模型，通過過程模糊控制器采集與輸出數(shù)據(jù)，編制上位機模糊控制程序并對控制裝置進行運行調(diào)試；

步驟10：對控制裝置的控制效果達(dá)不到設(shè)備性能指標(biāo)要求，則跳到步驟5，重復(fù)以上步驟，直到達(dá)到設(shè)備性能指標(biāo)要求；

步驟11：編制過程模糊控制器基于回歸模型或BP網(wǎng)絡(luò)模型的程序并下載至過程模糊控制器；

步驟12：結(jié)束。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于數(shù)學(xué)模型的過程模糊控制器系統(tǒng)的編程設(shè)計方法，其特征在于：通過過程模糊控制器采集數(shù)據(jù)，上位機對設(shè)定數(shù)據(jù)與過程模糊控制器采集數(shù)據(jù)的差值進行工程量轉(zhuǎn)化，再傳送至過程模糊控制器，通過過程模糊控制器數(shù)據(jù)輸出對控制裝置進行控制，利用上位機判別無傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制效果。