参数模糊自整定PID控制器的研制

在实际的工业控制中,PID控制依然是最主要的一种控制方式,所以如何简单、有效的实现PID参数的整定有着重要的工业意义;对于工业过程中常出现的非线性、时变的系统来讲,如何实现PID参数的自整定显得犹为重要。 PID的参数整定多依赖于人工经验和具体的对象模型,整定结果往往不能令人满意。另外,即使PID参数调整的很好,当控制对象参数变化后,系统的性能必然也会受到影响。模糊控制作为智能控制一个新型领域,已经广泛应用到工业生产过程中,模糊控制事先不需要获知对象的精确数学模型,而是基于人类的思维以及生产经验,用语言规则描述控制过程,并根据规则去调整控制算法或控制参数。本论文分析了工程中常用的PID参数整定方法,通过研究将模糊控制与PID不同的结合方法,实现了无须精确确定对象模型,只须将操作人员和专家长期实践积累的经验知识用控制规则模型化,然后用模糊推理在线辨识对象特征参数,实时改变控制策略,便可对PID参数实现最佳调整。 在研究模糊技术与PID控制相结合的基础上,提出了微分剥离法和将不完全微分引入法这两种参数模糊自整定PID控制器,并设计出一种参数模糊自整定PID控制器。该控制器硬件系统选用MCS-51系列单片机,完成数据采集、参数整定、LED显示、声光报警等功能,软件采用单片机常用的编程语言C51编制。论文中结合典型工业控制过程的例子对不同的设计结构进行了仿真试验。仿真结果表明,对在实际复杂工业对象中存在的非线性、时变性等特点,所设计的模糊自整定PID控制策略具有较好的控制效果和品质,具有一定的自适应能力,能够对对象变化以及外来的扰动做出及时调整,保证整个系统的平稳运行。