智能控制在溫度調節儀中的應用
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(2) 在AS和S’A’段, E處于中等大小,為了減小系統的超調,同時保證系統的響應速度,
應取得小些,
的取值要適當。在這種情況下,
的取值對系統響應的影響較大,一般根據
的取值經驗:
較大時,
可取稍小;
較小時,
可取稍大。實際中也可直接采用PD控制。(3) 在ST和TS’段,E較小,為使系統具有較好的穩態性能,提高系統的抗干擾性,避免系統振蕩,
與
均應取得大些。同時為避免系統在設定值附近出現振蕩,
值的選擇很關鍵,可根據
來決定,即:當
較大時,
可取稍小,
較小時,
可取稍大。3 仿真結果
圖中藍色曲線表示設定值,紅色曲線表示測量值,綠色曲線表示加熱比例。
3.1 智能PID控制
智能PID控制中,針對不同的偏差做出不同的控制策略。按照第二節中提出的研究思路和技術方法,對偏差量進行趨勢判斷,通過判斷調整PID控制參數[5]。
(1) 偏差較大時,可采取純比例或比例積分控制。一般的,曲線浮動大說明誤差大,此時比例度減小,P參數增大,曲線不能穩定,超調量大。說明要減小比例度。
(2) 偏差減小且要改善系統的動態性能時,可采取比例積分控制;當曲線振蕩頻率較快時,則可進一步加入微分作用。
(3) 最后,經過不斷調節,得到滿意的控制曲線,如圖3所示;此時P、I、D參數分別為:3、800、3溫度設定值:80度;
3.2 分段PID控制
分段PID控制原理和智能PID控制有相似的地方,兩者都是以偏差的趨勢變化為調節對象[6]。本設計中分段PID設定兩個偏差界限,在控制中,當偏差在不同的范圍內變化時采取不同的PID參數控制。偏差較大時,采用純比例控制;而減小到一定范圍內時,采用P控制或PI控制;要得到最好的控制效果,可加上微分作用,采用PID控制,得出比較滿意的控制曲線。如圖4所示:此時P、I、D參數分別為:3、800、3溫度設定值:80度;K0=1;K1=1.2;K2=1.5
4 結束語
本文介紹一種溫度控制方法,該控制方法分別采用智能PID和分段PID控制算法,分析仿真曲線可以得到:溫度偏差在本文所設計的PID控制器作用下可以得以消除。雖然在某些動態性能上還有所欠缺,但控制器總體良好的控制效果還是比較明顯的。
參考文獻:
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[2] 王先春,蔡劍華,胡惟文.PID算法及參數自整定在溫控系統中的實現[J].自動化儀表,2007,2:19-21.
[3] 胡晚霞.專家式PID自整定控制器的設計和實現[J].自動化儀表,1997,17(3):21-25.
[4] 郭兵,李太福.復雜系統的智能控制策略剖析[J].可編程控制器與工廠自動化,2006,2:94-99.
[5] 李國勇.智能控制及其MATLAB實現[M].北京:電子工業出版社,2005.
[6] 周兵,馬英慶,王文華.智能溫濕度調節儀[J].儀表技術與傳感器,2002,(11):55-56.
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