[發(fā)明專利]一種模糊PID控制器及規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811108959.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109507868A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉林;王眾;夏云;劉永寧;韓先楨;李結(jié)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東廣墾畜牧工程研究院有限公司;廣東廣墾畜牧集團(tuán)股份有限公司;陽(yáng)江廣墾畜牧有限公司
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 高之波;李波

本發(fā)明公開(kāi)了一種模糊PID控制器，包含模糊PID控制模塊以及與模糊PID控制模塊連接的：PID控制模塊，用于在小偏差范圍內(nèi)調(diào)整控制變量；模糊化模塊，用于將模糊PID控制器的輸入量的確定值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模糊語(yǔ)言變量值；模糊推理模塊，用于建立模糊規(guī)則，從不精確的前提集合中得出可能的不精確結(jié)論；反模糊化模塊，用于將模糊PID控制器的輸出量的模糊語(yǔ)言變量值轉(zhuǎn)換成確定值。本發(fā)明還提供了一種PLC平臺(tái)和一種規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程控制系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)效果是：1、提升控制器的控制效果，2、使控制系統(tǒng)具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，3、對(duì)于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性將有較大的提升，4、對(duì)于優(yōu)化沼氣發(fā)電，提升沼氣發(fā)電效率將具有重大的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模糊化控制系統(tǒng)，特別涉及一種模糊PID控制器及規(guī)模化 養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近些年來(lái)，工程研究人員逐漸將自動(dòng)化控制技術(shù)引入到污染治理過(guò)程 中，以提高污染治理的效率、降低污染治理的成本。PID控制是當(dāng)前應(yīng)用 最廣泛的控制技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)線。PID控制器(比例-積分- 微分控制器)的基礎(chǔ)是比例控制；積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能增加 超調(diào)；微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應(yīng)速度以及減弱超調(diào)趨勢(shì)。PID控制 器具有簡(jiǎn)單易懂，參數(shù)較易整定，使用過(guò)程中不需要精確的系統(tǒng)模型等先 決條件等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)PID控制器在實(shí)踐過(guò)程中也存在較大的問(wèn)題，PID控 制器在控制非線性、時(shí)變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復(fù)雜過(guò)程時(shí)，工作 得不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制復(fù)雜過(guò)程，無(wú)論怎么 調(diào)參數(shù)都沒(méi)用。而厭氧發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的非線性過(guò)程，將PID控 制器直接應(yīng)用于該過(guò)程的控制顯然不現(xiàn)實(shí)。

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)水平的高速發(fā)展，逐漸發(fā)展了一些基于人腦仿生學(xué) 控制模型，模糊控制就是其中研究較多的技術(shù)模型之一。模糊控制能夠?qū)?操作者或?qū)＜业目刂平?jīng)驗(yàn)和只是表示成語(yǔ)言變量描述的控制規(guī)則，然后利 用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)。模糊控制特別適合數(shù)學(xué)模型未知的、復(fù)雜非線性 系統(tǒng)的控制，控制參數(shù)也是各種各樣，但是模糊控制本身無(wú)法的靜態(tài)誤差， 在變量分級(jí)不夠多的情況下，常在平衡點(diǎn)附近出現(xiàn)小的震蕩現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種模糊PID控制器，包含模糊PID控制模 塊以及與模糊PID控制模塊連接的：

PID控制模塊，用于在小偏差范圍內(nèi)調(diào)整控制變量；

模糊化模塊，用于將模糊PID控制器的輸入量的確定值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 模糊語(yǔ)言變量值；

模糊推理模塊，用于建立模糊規(guī)則，從不精確的前提集合中得出可能 的不精確結(jié)論；

反模糊化模塊，用于將模糊PID控制器的輸出量的模糊語(yǔ)言變量值轉(zhuǎn) 換成確定值。

在一些實(shí)施方式中，的模糊化模塊用于控制太陽(yáng)能加熱裝置。

在一些實(shí)施方式中，模糊PID控制器的輸入變量為太陽(yáng)能加熱裝置的 溫度偏差e和溫度偏差變化量ec，輸出變量為太陽(yáng)能加熱裝置的溫度增量 u。

在一些實(shí)施方式中，模糊PID控制器通過(guò)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練學(xué)習(xí) 后得出溫度偏差e和溫度偏差變化量ec的連續(xù)論域和溫度增量u；并根據(jù) 以下公式，分別求得e和ec的量化因子ke和kec，以及比例因子ku：

在一些實(shí)施方式中，PID控制器的傳遞函數(shù)為：

其中，其中K_p為比例參數(shù)，T_i為微分時(shí)間常數(shù)，τ為微分時(shí)間常數(shù)。