基于雙模糊控制器的水箱液位控制

摘要：針對工業鍋爐自動控制系統中的水箱系統液位控制問題，提出基于模糊控制器的基礎上，設計實現一種雙模糊控制器。根據輸出信號的誤差大小分別利用兩個模糊控制器進行控制，控制結果傳遞給調節器，以實現水箱水位不變。從仿真結果來看，雙模糊控制器有效地減小了系統穩態誤差，響應時間、超調量、穩定時間等性能優于傳統的PID控制。
關鍵詞：雙模糊控制器；水箱；液位控制；調節器

0 引言
對于典型工業系統的控制，很多專家和學者都應用模糊控制實現了對復雜系統的設計和仿真，如曾鳴等人應用雙模糊控制器實現對車輛半主動懸架控制；周妮娜應用于模糊控制器實現對鍋爐除氧系統的控制；張松蘭等人設計了鍋爐汽包水位模糊自適應控制策略等。本文針對工業鍋爐中的水箱液位控制，設計了一種雙模糊控制器，實現對系統的無誤差控制。

1 雙模糊控制器原理
單模糊控制器主要用于快速響應及對大誤差的消除，在單模糊控制器中，若使誤差量化因子KE增大，相當于縮小了誤差的基本論域，增大了對誤差變量的控制作用。同時，將誤差變化率因子KEC增大，可減小超量；將控制量的比例因子KU減小，可減小系統振蕩。
雙模糊控制器原理圖如圖1所示。假設變量eo為大、小誤差的臨界值(人為可以根據實際設定)，當系統誤差較大時，用單模糊控制器(1)進行控制，以達到快速響應及消除誤差的目的；當系統的誤差較小時，用單模糊控制器2進行控制，以改善模糊控制器對于系統誤差較小時的控制效果，進而幫助取得較好的控制效果。

2 鍋爐液位控制系統的雙模糊控制設計
鍋爐液位控制系統的原理簡圖如圖2所示。入口處的閥門由一個調節器控制，以保持水位的不變，出口處的閥門由外部操縱。