[發明專利]烤盤的自適應溫度控制器及控制方法

在審

• 申請號: 201910405769.4
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110147129A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 程小偉
• 申請（專利權）人: 湖北問天軟件系統有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G05B11/42
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 郭志霄

1.烤盤的自適應溫度控制器，其特征在于包括：

溫度傳感器，所述溫度傳感器采集烤盤溫度數據；

電路板，所述電路通過導線與溫度傳感器連接；

所述電路板包括單片機、A/D轉換器、模糊PID控制器；

所述模糊PID控制器包括溫度控制器、驅動電路；

所述模糊PID控制器的被控對象為：環境溫度、烤盤面積、烤盤功率；被控對象為：

式中K-放大系數，T-時間系數，τ-純滯后時間；

所述模糊PID控制器包括PID控制器、模糊控制器。

2.根據權利要求1所述的烤盤的自適應溫度控制器，其特征在于所述模糊PID控制器基于模糊的PID算法是：

PID控制器時域內的微分方程為

單片機根據采樣時刻的偏差值計算控制量，則PID控制作用的離散化形式一般表示為

增量形式為

Δu(k)＝K_P[e(k)-e(k-1)]+K_Ie(k)+K_D[e(k)]-2e(k-1)+e(k-2)

式中

K_P——比例系數

K_I——積分系數，K_I＝K_PT/T_I

K_D——微分系數，K_D＝K_PT_D/T，T為采樣周期

T_I——積分時間

T_D——微分時間

e(k)——第k次采樣時刻輸入的偏差值。

3.根據權利要求1所述的烤盤的自適應溫度控制器，其特征在于所述模糊PID控制器，其建立模糊控制器結構包括：

(1)在MATLAB窗口中輸入：fuzzy

打開fis編輯器，構建輸入輸出模糊控制器，并命名；

(2)定義輸入輸出模糊集，并確定類別：

依據模糊控制器的控制規律同時兼顧控制精度，將輸入的誤差e劃分為17個等級，即：

e＝{-8,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6,+7,+8}，

模糊集e取9個語言值：

上限(PC)；正大(PB)；正中(PM)；正小(PS)；

0(IE)；負小(NS)；負中(NM)；負大(NB)；下限(NC)；

將偏差變化率ec劃分為13個等級即：

ec＝{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6}，

模糊集ec取7個語言值：

正大(PB)；正中(PM)；正小(PS)；0(IO)；

負小(NS)；負中(NM)；負大(NB)；

將控制量u劃分為17個等級，即：

u＝{-8,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8}，

模糊集u取9個語言值：

最大(MAXC)；正大(PB)；正中(PM)；正小(PS)；0(IC)；

負小(NS)；負中(NM)；負大(NB)；最小(MINC)；

(3)定義輸入輸出隸屬函數：

對于輸入量誤差(e),誤差微分(ec)，輸出量(u)都采用高斯型的隸屬函數(trimf)，同時為體現定義的17,13,17個模糊子集；

(4)輸出規則觀測器，并輸出曲面規則器。

4.根據權利要求1所述的烤盤的自適應溫度控制器，其特征在于所述模糊PID控制器建立基于matlab的simulink仿真模型。

5.根據權利要求4所述的烤盤的自適應溫度控制器，其特征在于所述simulink仿真模型包括模糊PID子系統控制模型，包括：

溫度誤差(e)，

溫度誤差微分(ec)，

確定模糊化因子為：ke＝kec＝0.01，Gain3、Gain4的值，

解模糊因子為：K1＝0.5，K2＝K3＝0.01，Gain1、Gain、Gain2的值。