用于天然气发动机怠速控制的模糊PID控制器

模糊参数自整定PID控制技术在天然气压力控制系统中的应用的开题报告一、选题背景天然气是一种广泛应用于城市居民、工业等领域的重要能源。

而天然气的压力控制技术则是天然气输送过程中的一个重要环节。

天然气管道传输过程中，会存在管道压力波动、压力控制不稳定等问题，这些问题会对管道输送产生影响。

因此，如何实现天然气管道压力的稳定控制，具有重要的实际意义。

PID控制器作为一种广泛应用于工业自动化控制系统中的控制算法，经过多年发展已经成为一种成熟的控制方法。

然而，常规的PID控制器需要根据实际系统进行参数调整，这一过程需要经验丰富的工程师进行具体实践。

为了提高控制系统的自动化程度，减轻工程师的负担，自整定PID控制器逐渐得到了广泛的应用。

自整定PID控制器通过对系统自身进行模型辨识，自动调整PID控制器的参数，从而实现对控制系统的自动控制。

自整定PID控制器具有参数自适应能力、响应速度快等特点，不需要人工干预，不仅减轻了工程师的工作负担，而且还能够提高控制系统的控制效果。

本研究旨在探究模糊参数自整定PID控制技术在天然气压力控制系统中的应用。

该技术通过模糊控制器对系统进行模型辨识，自动调整PID控制器的参数，从而实现对天然气压力的稳定控制。

二、研究内容（1）探究天然气管道压力控制系统的工作原理和特点。

（2）分析PID控制算法的原理和优缺点，结合天然气管道压力控制系统的实际情况，分析PID控制器在该系统中存在的不足。

（3）研究模糊参数自整定PID控制技术的原理和优势，并结合天然气管道压力控制系统的实际情况，探究该技术在该系统中的应用。

（4）通过MATLAB等软件建立天然气管道压力控制系统的数学模型，并进行仿真实验。

测试并比较传统PID控制器和模糊参数自整定PID控制器在控制效果、鲁棒性、稳定性等方面的差异。

三、论文结构第一章绪论概述研究背景和目的，介绍论文的主要内容和研究方法。

第二章天然气压力控制系统简介介绍天然气管道压力控制系统的工作原理和特点，分析其存在的问题和需要改进的方向。

基于模糊PID的发动机怠速控制与自动代码生成邵政涵【摘要】针对发动机怠速控制中传统PID控制器鲁棒性差、抗干扰能力差、对被控对象参数变化敏感等问题,提出了模糊PID控制技术.采用基于模型的开发(Model-Based Development,MBD)流程,并用在环测试技术进行验证.首先建立发动机平均值模型,进行基于传统PID怠速控制的模型在环(Model-in-the-Loop,MiL)仿真,观察控制效果.之后采用模糊自适应PID控制方法,根据ISO26262对MBD的要求分别进行模型在环、自动代码生成后的软件在环(Soft-ware-in-the-Loop,SiL)测试,结果表明:相比常规PID,采用模糊PID控制时转速响应时间减至2,无超调,干扰下的转速波动小于1,效果明显更优.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】6页(P356-360,373)【关键词】怠速控制;模糊控制;MBD;自动代码生成;在环测试【作者】邵政涵【作者单位】同济大学中德学院,上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TK414.3怠速工况是发动机在对外不做功的情况下，以最低稳定的转速运行的状态。

此时发动机与传动系统完全脱离，其目的就是维持发动机在较低的转速下连续、平稳的运转和提供其他各辅助装置的工作动力(如空调的开启与关闭)[1]。

研究表明，汽车在城市运行中道路状况复杂、等红绿灯或堵车等情况经常出现。

这时汽车发动机怠速时间约占总运行时间的1/3[2]，怠速时由于负载变化、外界扰动等因素使发动机转速易出现较大的波动，不仅油耗增大，而且导致排放严重，燃油消耗量约占总耗油量的30%[3]。

因此，保证怠速的稳定性就显得尤为重要。

由于常规PID控制具有技术成熟、原理简单、整定方便等优点，目前大多数整车厂商依然采用该方法进行怠速控制，但传统PID鲁棒性差、抗干扰能力差、对被控对象参数变化敏感，难以应对更苛刻的怠速控制要求，因此相关学者开始尝试其它控制方法。

摘要交流伺服电机现广泛应用于机械结构的驱动部件和各种数控机床。

PID控制是伺服系统中使用最多的控制模式之一。

尽管传统的PID控制系统构造简单、运转稳定，但交流伺服电机存在非线性的、强耦合。

当参数变动或非线性因素的影响发生变化时，控制不能实时改动，不能满足系统高性能、高精度的要求。

结合模糊控制和传统PID控制成一种新的控制方法--模糊PID控制是解决上述问题的一种很好的途径。

模糊控制器不需要被控对象的数学模型，而是根据之前人为设定的控制要求设计用来控制的决策算法，使用此方式确定控制量。

模糊控制和传统PID控制融合的结果，不单具有模糊控制的高性能，还具备传统PID控制精准度高的长处。

本文对PID控制算法的原理和模糊控制算法作了简要的描述和比较。

指出模糊PID混合控制法，在误差很大时使用模糊控制,在不大时使用PID控制,在MATLAB软件中，对交流伺服系统的位置控制进行了仿真。

结果表明，该控制系统仿真结果与理论上差距较小。

关键词：PID控制；模糊控制；模糊PID控制器；MATLAB第1章绪论1.1 研究课题的任务本课题的任务是了解交流伺服系统，比较并结合两种控制的优点，结合成一种新的控制方式--模糊PID控制。

该控制法在系统输出差距大时采用模糊控制，而在差距较小时采用PID控制。

文章最后给出了模糊PID位置控制的MATLAB响应图，同时给出了常规PID控制下的效果图，并比较分析。

1.3 交流伺服系统工作原理相对单一的系统，其一般是根据位置检测反馈组成闭环位置伺服系统。

其组成框图参考图1-1内容[14]。

此类系统主要原理是对比输入的目标位置信号和位置检测设备测试的真实位置信号统计其偏差且使用功率变换器的输入端弱化误差。

控制量被信号转换和功率放大驱动，驱动伺服组织，促使误差不断缩减少，一直到最佳值。

（1）位置检测装置是此类系统的关键构成方面，完整系统的动态功能是否可以满足需求，关键的是位置检测传感器的科学选择以及精度。

供热系统模糊自整定PID控制的维护管理供热系统模糊自整定PID控制的维护管理供热系统是一种为用户提供热能的设施，在维护管理方面，模糊自整定PID控制是一种有效的方法。

下面将按照步骤思路介绍如何进行供热系统模糊自整定PID控制的维护管理。

第一步：系统建模首先，需要对供热系统进行建模。

这包括分析供热系统的结构、热传导特性、传感器和执行器的特性等。

通过建立数学模型，可以描述系统的动态响应和控制行为。

第二步：设计模糊自整定PID控制器在建立系统模型的基础上，设计模糊自整定PID 控制器。

模糊自整定PID控制器是一种自适应控制算法，具有自动调节参数的能力。

通过模糊逻辑和PID 控制器相结合，可以实现对供热系统的精确控制。

第三步：参数初始化为了使模糊自整定PID控制器能够正常工作，需要对其参数进行初始化。

初始参数可以根据经验值进行设定，或者通过试验和调整来获取最佳参数。

第四步：系统仿真和优化在对模糊自整定PID控制器参数进行初始化之后，可以进行系统仿真和优化。

通过仿真，可以验证控制器的性能和稳定性，并对控制器参数进行优化。

优化的目标是使系统的控制效果最佳，能够满足用户的需求。

第五步：实际应用和调试在经过仿真和优化之后，可以将模糊自整定PID控制器应用于实际供热系统中。

在应用过程中，需要进行实时监测和调试，以确保控制器能够正常工作，并根据实际情况进行参数的微调和优化。

第六步：维护管理和故障处理一旦模糊自整定PID控制器被成功应用于供热系统中，就需要进行维护管理和故障处理。

这包括定期检查和维护控制器硬件和软件，及时处理系统故障，确保供热系统的正常运行。

总结：供热系统模糊自整定PID控制的维护管理是一个系统工程，需要按照以上步骤进行。

通过系统建模、设计控制器、参数初始化、系统仿真和优化、实际应用和调试以及维护管理和故障处理，可以实现供热系统的精确控制和优化运行。

这种方法可以提高供热系统的效率和可靠性，为用户提供更好的服务。

非线性PID控制器在微型燃气轮机中的应用随着微型燃气轮机在能源领域的广泛应用，对其精准控制的要求也越来越高。

传统的PID控制器在稳态和动态控制中存在一些缺陷，如超调量过大、响应速度慢、鲁棒性差等。

为了克服这些问题，非线性PID控制器被引入微型燃气轮机的控制中。

本文将对非线性PID控制器的原理和在微型燃气轮机中的应用进行探讨。

传统的PID控制器是基于线性系统理论设计的，其控制变量与偏差之间的关系是线性的。

但是，在实际控制过程中，非线性因素会影响系统的动态特性，因此需要更优秀的控制算法。

非线性PID控制器是传统PID控制器的改进版，其关键在于引入了非线性元素，使得控制器具有非线性的特性。

非线性PID控制器的控制规律为：$$u(t)=K_p e(t) + \dfrac{K_i}{T_i} \int_0^t e(\tau)d\tau + K_d\dfrac{de(t)}{dt} + f(e,\dfrac{de}{dt},\theta)$$其中，$f(e,\dfrac{de}{dt},\theta)$为非线性函数，$\theta$为非线性函数中的参数。

非线性PID控制器主要有以下两种设计方法。

基于模糊PID控制器模糊PID控制器是最常用的非线性PID控制器之一，其设计是基于模糊逻辑原理。

其主要思想是将控制器中的比例项、积分项、微分项和非线性项进行模糊化处理，将偏差和偏差变化率作为输入，控制量作为输出，形成一套基于“如果-那么”规则的控制器。

通过该控制器，可以有效地提高系统的响应速度、稳态精度和鲁棒性等。

神经网络PID控制器是一种基于神经网络理论的非线性PID控制器。

其主要思想是构建一个具有自适应能力的神经网络，通过网络学习实现对非线性函数的拟合和控制器参数的优化。

相对于传统的PID控制器，神经网络PID控制器具有更强的非线性逼近能力和自适应能力，可以有效地应对非线性系统的控制问题。

转速控制转速是微型燃气轮机的一个重要参数，直接关系到系统的效率和稳定性。

PID控制在燃气加压系统中的应用【摘要】本文基于PID控制原理的基础与现阶段与变频器设备的配合使用，结合其使用方式来系统阐述PID调节功能在当前燃气输配系统的得应用。

【关键词】PID 工业控制变频器燃气输配电气控制1 引言目前广泛应用PID的控制系统具有真正的智能化和灵活性，越来越多的恒压、恒温控制系统都基于PID算法而设计。

随着控制对象变得复杂，应用传统的给定电气控制精度和鲁棒性降低。

当控制对象很复杂的情况下，传统已经不再适用了，为了提高对复杂系统的控制性能，要使用PID控制器与现阶段工控产品相结合如变频器等设备，通过PID调节系统的自整定功能实现供气系统的恒压运行。

在城市燃气行业，PID控制技术与变频器的结合使用为调节输配燃气加压设备的罗茨鼓风机在调速、调压等方面均已收到十分理想的效果，不仅调压范围宽，其风机在运行过程中节能效果也十分明显。

2 PID控制原理图1-1 模拟PID 控制系统原理图常规PID控制系统原理框图如图1-1所示，系统主要由模拟PID控制器和被控对象组成。

它根据给定值rin （t）与实际输出值yout （t）构成-比例系数，-积分时间常数，-微分时间常数；概括而言，PID控制器的比例、积分和微分三个校正环节的作用如下：（1）比例环节：能迅速反映控制系统的误差，减少稳态误差，但比例控制不能消除稳态误差，比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。

（2）积分环节：主要用于消除系统稳态误差，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，使系统误差为零，但积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统产生振荡；积分作用的强弱取决于积分时间常数越大，积分作用越弱。

（3）微分作用：减少超调量及克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减少调整时间，从而改善系统的动态性能。

但是，PID控制主要局限性在于它对被控对象的依赖性，一般需预先知道被控对象的数学模型方可进行设计。

3 PID控制器的参数整定PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。