[發(fā)明專利]一種自整定模糊PID控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911204865.9
• 申請(qǐng)日: 2019-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN111077771A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊錚;王偉兵;潘鵬;申存斌;李仁華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司;邯鄲市邯鋼集團(tuán)信達(dá)科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 趙幸

本發(fā)明涉及一種自整定模糊PID控制方法，針對(duì)常規(guī)PID控制器整定不良、適應(yīng)性差、控制精度不理想的現(xiàn)狀，提出了動(dòng)態(tài)過程中自動(dòng)整定模糊PID的控制方法，該方法可加快響應(yīng)速度、提高調(diào)節(jié)精度，改善穩(wěn)態(tài)性能、減小超調(diào)和振蕩、增強(qiáng)魯棒性，同樣精度要求下可縮短過渡時(shí)間。同時(shí)利用Matlab的Simulink工具箱對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明自整定模糊PID控制方法魯棒性好、控制精度有效提高，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利申請(qǐng)屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種自整定模糊PID控制方法。

背景技術(shù)

金屬冶煉、石油化工、紡織機(jī)械等工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)ζ淇刂茖?shí)時(shí)性、快速性、準(zhǔn)確性提出的要求越來越高。PID以其完全獨(dú)立于對(duì)象的數(shù)學(xué)模型控制機(jī)理的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可設(shè)計(jì)精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。但是當(dāng)控制系統(tǒng)復(fù)雜時(shí)，難以取得理想的控制效果，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。智能控制具有學(xué)習(xí)能力、對(duì)變化環(huán)境的適應(yīng)能力以及自組織協(xié)調(diào)能力，能夠應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)的控制中。因此，將智能控制方法和常規(guī)PID控制方法結(jié)合起來，可以充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，提高控制系統(tǒng)的整體性能。

在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，k_p、k_i、k_d整定方法較為繁瑣，常規(guī)PID控制器k_p、k_i、k_d整定不良、性能欠佳、適應(yīng)性差。而模糊控制的控制精度卻不理想。

目前關(guān)于改進(jìn)PID控制算法有很多，這些方法通篇閱讀下來并沒有詳細(xì)給出改進(jìn)要點(diǎn)所在，比如說控制器設(shè)計(jì)介紹較為籠統(tǒng)，原理介紹過于冗長，驗(yàn)證介紹稍有疑惑，未能讓讀者對(duì)其有一個(gè)清晰的了解。本發(fā)明創(chuàng)新之處除了算法上優(yōu)勢(shì)之外，在參考上解決了此類改進(jìn)PID 控制算法的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種自整定模糊PID控制方法，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法上解決了常規(guī)PID控制技術(shù)和模糊控制的缺陷。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種自整定模糊PID控制方法，包括將模糊控制和PID控制結(jié)合起來，構(gòu)建自整定模糊PID控制器，該自整定模糊PID控制器以誤差e(k)和誤差變化率Δe(k)作為輸入，在PID控制算法的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算當(dāng)前誤差e(k)和誤差變化率Δe(k)，利用模糊控制規(guī)則在線進(jìn)行模糊推理，通過查詢模糊矩陣表對(duì)比例k_p、積分k_i、微分k_d進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，滿足不同時(shí)刻的e(k)和Δe(k)對(duì)控制參數(shù)k_p、k_i、k_d模糊自整定的要求。

將模糊控制和PID控制結(jié)合起來，構(gòu)建自整定模糊PID控制器，利用模糊控制規(guī)則對(duì)比例k_p、積分k_i、微分k_d進(jìn)行在線自調(diào)整，也就是k_p、k_i、k_d模糊自整定是找出比例k_p、積分k_i、微分k_d與誤差e(k)和誤差變化率Δe(k)之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測(cè)e(k)和Δe(k)，根據(jù)模糊控制規(guī)則對(duì)k_p、k_i、k_d進(jìn)行在線修改，滿足不同e(k) 和Δe(k)對(duì)k_p、k_i、k_d的不同要求，從而使被控對(duì)象動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能滿足需要。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：具體步驟為：

步驟a：設(shè)計(jì)模糊控制器；

步驟b：設(shè)計(jì)PID控制器；

步驟c：系統(tǒng)建模；

步驟d：仿真驗(yàn)證，構(gòu)建出自整定模糊PID控制器。