当前位置：文档之家 › 模糊PID控制算法在变频调速中的新应用_郭昌

模糊PID控制算法在变频调速中的新应用_郭昌

  • 格式：pdf
  • 大小：285.77 KB
  • 文档页数：4

下载文档原格式

  / 4

合集下载

《2024年基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究》范文

《2024年基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究》范文

《基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究》篇一一、引言电锅炉温度控制系统作为工业生产、生活供暖等重要环节，其精确度和稳定性对于能源的有效利用及环境的舒适性有着重大影响。

传统的PID控制策略虽然能够在大多数情况下取得较好的控制效果，但面对非线性、时变、大时滞的电锅炉系统，其参数调整困难、抗干扰能力弱等问题日益突出。

为此，本文提出了一种基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统，旨在提高系统的响应速度和稳定性。

二、电锅炉温度控制系统概述电锅炉温度控制系统主要通过传感器检测锅炉内部温度，与设定温度进行比较后，通过控制器调整电锅炉的加热功率，实现对温度的精确控制。

由于系统存在非线性、时变等特性，传统的PID控制难以达到理想的控制效果。

因此，需要研究新的控制策略以提高系统的性能。

三、模糊PID控制策略研究模糊PID控制策略结合了模糊控制和PID控制的优点，通过引入模糊逻辑对PID参数进行在线调整，从而适应系统的非线性和时变性。

具体来说，该策略首先通过模糊推理系统对系统误差和误差变化率进行模糊化处理，然后根据模糊规则调整PID的三个参数（比例系数、积分系数和微分系数），最后通过解模糊化得到新的参数值。

四、电锅炉温度控制系统设计在电锅炉温度控制系统中，我们采用了基于模糊PID控制的策略。

首先，我们设计了模糊控制器，通过分析系统误差和误差变化率，得到合适的PID参数调整量。

然后，我们将模糊控制器与PID控制器相结合，形成模糊PID控制器。

该控制器能够根据系统的实时状态，自动调整PID参数，实现对电锅炉温度的精确控制。

五、系统实现与性能分析在电锅炉温度控制系统中实现了基于模糊PID控制的策略后，我们进行了性能测试。

测试结果表明，该系统具有以下优点：1. 响应速度快：系统能够在短时间内达到设定温度，并保持稳定。

2. 稳定性好：系统能够有效地抑制外界干扰，保持温度的稳定。

3. 抗干扰能力强：系统对参数变化和外界干扰具有较强的抵抗能力，能够保持稳定的控制效果。

模糊控制技术在变频空调器中的应用

模糊控制技术在变频空调器中的应用

模糊控制技术在变频空调器中的应用空调技术的目标就是为要人们创造一个舒适的环境,但从室内而言，怛温环境并非是卫生和舒适的标准环境。

因为除了温度以外，还有湿度、空气流速等多种因素影响到舒适的程度。

而常规空调系统大多采用简单的机械温控开关来设定控制温度，通过压缩机的停开来实现空气调节系统的恒温控制。

这种以温度为变量的行方式一方面忽略了影响人体舒适感的多因素性；另一方在由于压缩机频繁的起动和停止，不仅压缩机易损坏，且将造成一定的能量损耗。

而采用模糊挖掘的变频式空调器，可以自动根据室内的热环境因素调节压缩机的转速，为人们创造一个舒适环境；同进也有利于节约电能，延长压缩机使用寿命。

1 变频空调器的工作原理变频空调器采用由变频压缩机、电子膨胀阀、室内外换热器和风机系统构成的可变容量制冷系统，该系统主要完成三大调节功能，即压缩机功率调节、制冷剂流调节和热交换器能力的调节。

其中压缩机功率调节由变频器完成，制冷剂流则由电子膨胀阀调节，而热交换能力由风扇调节。

变频空调器采用模糊控制技术输入作模糊技术处理后，可实现对多变量的动态控制，其控制关系如图1所示。

它包括三个输入量：室内温差及其随时间的变化率，室内热换器管壁的温度及其时间的变化率，室外热换器管壁的温度及其随时间的变化率。

输出量包括对空调器和制冷、制热、除湿、化霜、风向、风量等功能实行智能化控制.变频空调器的工作原理可参见图2，它可分为模糊输入接口、模糊推理判别决策机构和模糊输出接口三个部分。

模糊输入接口主要功能是根据本次采样得到的系统输出值，计算所选择的系统输入变量，并输入变量的精确值变为模糊量，即将在被控系统的温度差及温度差变化率的精确值转化为模糊量，以便进行模糊推理和决策。

模糊决策机构的主要功能是根据输入变量的模糊量和模糊推理规则表推出控制决策。

模糊输出接口的主要的功能是把经模糊推理决策后所得的模糊控制量转化为精确量，去控制压缩机的转速。

2 模糊控制在变频空调器中的实现变频空调器的控制器在自动工作方式下，根据温度和温差变化率推断出变频器的工作频率，进而控制压缩机的运行速度。

模糊PID控制在电机调速系统中的应用

模糊PID控制在电机调速系统中的应用

2019.02设计与研发模糊PID控制在电机调速系统中的应用刘光星，贺刚，张毅(西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西西安，710065)摘要：在电机调速系统中应用模糊PID控制，利用模糊控制规则在线对参数进行修改，达到因被控设备因结构改变或外 部因素千扰，在控制任务不变的情况下需要实时整定PID参数的控制要求。

由模糊控制器对PID控制参数进行实时整定，能比直接设置PID参数更方便更及时从而控制效果也更显著。

把PID控制和模糊PID控制这两种方法在MATLAB软件下 对两种方式进行仿真,仿真结果验证了模糊PID的控制效果更为突出。

关键词：调速系统；模糊PID ;电机Application of fuzzy PID control in motor speed regulation systemLiu Guangxing,He Gang,Zhang Yi(X r an Shi You college Shaanxi key laboratory of oil and gas well measurement and controltechnology,Xi^an Shaanxi,710065)Abstract :Fuzzy PID control is applied in motor speed regulation system and uses the fuzzy control rules to modify the parameters online to meet the control requirements of real-time tuning PID parameters under the condition that the control task remains unchanged due to the structure change of the controlled equipment or external factors.It is more convenient and timely to adjust PID control parameters in real time by fuzzy controller than to set PID parameters directly,thus the control effect is more significant.The two methods of PID control and fuzzy PID control are simulated by MATLAB,and the simulation results show that the fuzzy PID control effect is more prominent.Keywords:Speed regulation system;Fuzzy PID;motor0引言电机调速系统能否精确及时的对电机进行控制是控制 系统性能的体现，自从传统PID控制器出现以来，由于其结构 简单、稳定性好、工作可靠、调试方便等优点被广泛应用于工 业控制中。

基于模糊PID补偿算法的PLC变频调速双电动机同步控制_孙晓明

基于模糊PID补偿算法的PLC变频调速双电动机同步控制_孙晓明
参 考 文 献
[1] 曹玉泉，闫丽梅，李梦达，等．变频调速异步电动机的转差 率 [J]．西南交通大学学报，2006，41(1)：37-41. [2] 王首礼．基于虚拟仪器的电机拖动试验系统 [J]．重型机械， 2011(3)：28-31，39.
4 同步控制程序设计及测试
双电动机同步控制程序采用模块化设计，它包 括主程序、子程序及中断程序。主程序根据不同的状 态调用相应子程序，并根据逻辑位调用中断程序；子 程序包括高速脉冲计数计算转速程序、转速差程序、 PID 子程序及模糊控制子程序等；中断程序主要包含 PLC 变频器通信和同步控制算法，同步控制算法如图 7 所示。 P L C 选用带高速计数器的 CPU224XP；三相异步 电动机型号 Y90S-4，额定功率 1.1 kW，额定电流 2.8 A，额定转速 1 400 r/ min；变频器为三菱 FR-E740-1.5
第 41 卷 2013 年第 12 期
本栏目编辑 陆秋云
基于模糊 PID 补偿算法的 PLC 变频 调速双电动机同步控制
孙晓明，马 青，曹 虎，吴 杰，柏瑞卿
江阴职业技术学院电子信息工程系 江苏江阴 214405
摘要：为了实现异步电动机同步控制，采用 PLC 变频调速方式，根据主从电动机转速偏差及其变化 率设计模糊 PID 补偿控制器，补偿从电动机与主电动机转速偏差。同时为了实现同步精度，介绍了电 动机转速测量方法及同步控制算法，并通过基于 PLC 变频器、编码器及异步电动机的双电动机同步 控制平台，进行同步控制测试，实现同步控制，同步效果较好。 关键词：可编程逻辑控制器；异步电动机；同步控制；模糊 PID；变频调速 中图分类号：TM301.2 文献标志码：A 文章编号：1001-3954(2013)12-0119-04

变频调速皮带称重模糊控制配料系统

变频调速皮带称重模糊控制配料系统

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：变频调速皮带称重模糊控制配料系统学生姓名：郭昌学号：200540501407专业：自动化班级：自2005-4班指导教师：崔桂梅教授变频调速皮带称重模糊控制配料系统自动化05-4 郭昌指导教师崔桂梅摘要针对目前自动称重配料系统中采用传统PID控制的不足，提出了一种基于模糊-PID控制的方法。

将模糊控制技术与传统的PID控制技术结合起来，共同应用于实际系统的调节当中，误差较小时采用PID控制，误差较大时采用模糊控制，大大提高了系统抗外部干扰和适应内部参数变化的鲁棒性，有效地解决了系统运行中误差不稳定和动态特性不理想的问题。

系统采用西门子S7-200 PLC 实现模糊-PID双模控制，充分利用了PLC的控制功能，通过查表在PLC中实现了较为先进的模糊控制算法，大大加快了系统的响应速度，PLC模拟输出控制变频器调节皮带电机转速，从而达到控制物料流量的目的，很大程度地降低了劳动强度，提高了生产效率和产品质量。

经过仿真试验，系统控制性能良好。

关键词：模糊-PID控制；自动配料；电子皮带秤；变频调速AbstractAutomatic weighing ingredients for the current system used in the inadequacies of traditional PID control, a fuzzy-PID control-based approach. The fuzzy control technology with the traditional PID control technology combined with common regulation applies to the actual system, the error when using PID control of a smaller margin of error greater use of fuzzy control system greatly enhanced the anti-interference and adapt to external changes in the internal parameters robust and effective solution to a system error dynamic characteristics of instability and the problem of unsatisfactory.System uses a Siemens S7-200 PLC to achieve dual-mode fuzzy-PID control, make full use of the PLC control functions, through the look-up table in the PLC to achieve a more advanced fuzzy control algorithm, greatly speeding up the system response speed, PLC analog output inverter control motor speed regulating belt, so as to achieve the purpose of controlling the flow of materials, to a large extent reduced the labor intensity and improve production efficiency and product quality.After simulation, the system control performance good.Key words: Fuzzy - PID control; Automatic ingredient; Electronic belt scale; VVVF目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 设计背景及其意义 (1)1.2 目前国内外的现状及存在的问题 (2)1.2.1 电子皮带秤配料系统的现场工艺过程 (2)1.2.2 国内外常用技术解决方案 (2)1.2.3 现有控制系统存在的问题 (3)1.3 本设计的主要研究内容和解决的问题 (5)第二章自动配料系统的总体结构设计 (7)2.1 系统总体设计方案和基本组成 (7)2.2 系统工作原理及控制模型 (9)2.3 配料皮带秤的组成及原理 (10)2.3.1 配料皮带秤的组成 (10)2.3.2 配料皮带秤的工作原理 (10)2.4 称重传感器 (11)2.4.1 称重传感器的选择 (11)2.4.2 称重信号的处理 (12)2.5 测速传感器的选择 (14)2.6 电机调速方式的选择 (15)2.6.1 常用电机调速方式 (15)2.6.2 配料系统电动机的调速控制策略 (16)2.7 系统的抗干扰设计 (19)2.8 接地措施 (20)第三章电气控制系统 (21)3.1 配料过程的动力控制 (21)3.1.1 可编程控制器的选用和配置 (21)3.1.2 系统的输入输出量 (22)3.1.3 动力控制部分的设计 (24)3.2 称量落差补偿问题 (26)第四章模糊-PID复合控制系统的设计 (28)4.1 系统的控制模型 (28)4.2 控制思想与控制算法 (29)4.2.1 PID控制器 (29)4.2.2 模糊控制原理 (32)4.2.3 Fuzzy控制器的结构及算法 (34)4.2.4 模糊控制算法的PLC实现 (40)4.3变频调速皮带称重模糊控制配料系统的仿真试验 (42)4.3.1 仿真分析 (43)4.3.2 仿真试验 (43)4.3.3 结论 (46)第五章系统通信与管理软件的设计 (47)5.1 系统的通信设计 (47)5.1.1 PROFIBUS-DP概述 (47)5.1.2 PROFIBUS-DP系统的组成 (48)5.1.3 PROFIBUS-DP系统工作过程 (49)5.1.4 系统的PROFIBUS-DP通信 (52)5.2 系统组态管理软件的选择与设计 (53)5.2.1 组态软件的选择 (53)5.2.2 上位机与PLC的通信组态设计 (55)5.2.3 监控模块中变量组态 (57)5.2.4 配料系统的软件功能模块 (57)第六章总结与展望 (59)参考文献 (60)附录 (62)致谢 (80)第一章引言1.1 设计背景及其意义近年来，国内新建烧结机的配料方法均采用重量配料法，重量配料就是按原料的重量来配料，采用电子皮带秤对物料进行连续计量,通过调节圆盘给料机或皮带的速度来实现定量给料，重量配料易实现自动配料,配料精度较高。

模糊PID算法在空调控制系统中的应用

模糊PID算法在空调控制系统中的应用

模糊PID算法在空调控制系统中的应用【摘要】空调控制系统是一种非线性设备，系统控制复杂，并且由于其干扰严重，参数耦合性强及时变性等特点，使得变频控制系统控制尤为复杂。

对于这样一个非线性的温度控制系统，简单的PID算法无法对其进行控制到非常好的效果。

将PID算法和模糊控制算法相结合形成模糊PID控制算法，该算法集成了PID算法和模糊控制算法的优势，包括比例、模糊、比例积分控制等。

使用模糊PID控制算法的空调控制系统具有更快的反应速度和更强的鲁棒性，更高的精度和稳态。

仿真实验证明，模糊PID控制能有效降低系统误差，保证系统具有良好的特性，达到变频空调的理想控制效果。

【关键词】PID 模糊控制变频空调引言随着科学技术的进步和计算机控制系统发展，通信数据中心机房也得到了大力的发展。

具统计，在典型的通信数据中心机房投资时，空调制冷设备占投资的6%，但是其空调设备在后期的电费支出却占整个机房的电费支出的40%以上，因此大型机房的空调设备节能问题是目前一个继续解决的重点难题。

空调系统设备不仅要保证工作人员的一个舒适的理想工作环境，更要创造一个各种设备能稳定运行的环境，由于信息化专用机房内各种程控交换机及电子计算机属于高精度设备，对工作环境有着特殊的要求，对机房环境的湿度、温度、净化空调送风方式都有很高的要求，这就对机房的空调控制系统提出了高要求。

空调系统设备属于非线性设备，具有滞后性、参数时变性和受环境影响大的特点，目前市场上大多数空调设备都是采用的控制方法都比较单一，很难对性能进行大幅度的提升。

但是采用模糊PID控制，可以实现优越的控制性能，主要是因为模糊PID控制根据空调的数学模型和实际测量结果对目标进行控制，非常适用于无法建立精确模型和模型变化的情况。

1 模型建立空调房是一个多变的目标体，比较复杂，实际的空调房的动态特征是一个高阶微分方程[2]，由于高阶微分方程计算非常复杂，不便于模型的建立，因此本文采用响应曲线的方法对空调房的室内温度的特性进行分析。

基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统设计研究

基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统设计研究作者：吴啸雄施纪伟来源：《硅谷》2014年第13期摘要规模偏大的供水系统，要安设可用的供水管网。

布设好的管网，带有复杂的特性，且涵盖偏多的弯管。

管控对象带有高阶次、耦合特性强、非线性的总状态。

在这样的态势下，很难创设可用的表达式，对解析得来的模型，予以闭环管控。

为此，接纳了模糊架构下的PID 路径，以便管控这一恒压系统。

变频调速特有的恒压供水，提升了原有的稳定性，以及可靠性。

关键词模糊PID控制；变频调速恒压供水；控制系统中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0062-02惯用的供水系统，带有非线性这一总特性。

若用水量更替，那么系统固有的运行态势，也会随之更替。

若预设了固定参数，就很难适应如上的更替，管控的质量不佳，且系统缺失应有的稳定性。

若参数更替不正常，那么接纳新颖的模糊控制，可以把惯用的PID路径，引入自动调和的范畴内。

自调整架构下的模糊控制，创设了可用的恒压供水。

这就维护好了应有的自适应，提升原有的管控实效。

1 概要的系统架构依循设定好的系统任务，整合起惯常用到的变频器，以及PLC、I/O模块（包括数字量模块与模拟量模块）。

接纳了同步切换这一管控方式，这是因为，同步态势下的切换，带有管控精度高、算法很灵活、便于调和参数等特有优势。

锁相环架构下的同步切换，衔接起了软硬件，带有最优情形下的性价比。

用水量不断更替，用水及关联的供水，带有供水压力这一范畴的偏大差别。

系统经由设定好的传感器，整合起惯用的电气控制、特有规格的水泵机组。

这样一来，就形成反馈架构下的闭环控制。

压力传感器特有的输出信号，比对预设的压力信号，带有偏低的总倾向。

衔接好的主控单元，要管控现有的变频器，选取总线通讯这一控制路径。

在这以后，就调和了泵体固有的转速，实现了可用的闭环控制。

若要调和压力，以便预设闭环调节，那么查验出来的供水压力，不能满足预设的体系要求。

模糊—PID控制在柴油机数字式电子调速器中的应用

模糊—PID控制在柴油机数字式电子调速器中的应用
段晖辉;高世伦
【期刊名称】《内燃机工程》
【年(卷),期】1998(019)004
【摘要】论述了模糊－ＰＩＤ控制理论在柴油机转速调节上的应用，通过ＭＣＳ－８０Ｃ１９６单片机的实现，表明用模糊－ＰＩＤ控制理论构筑的调速器具有适应性广，可靠性高的优点，适于在中高速柴油机上使用。

【总页数】7页(P65-71)
【作者】段晖辉;高世伦
【作者单位】上海交通大学;华中理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK424.31
【相关文献】
1.Fuzzy-PID控制在数字式硫熏中和系统中的应用 [J], 陈剑华;王盛;冯春亚;卢锦华;韦何光
2.利用Matlab/Fuzzy Logic进行柴油机电子调速器PID参数模糊自整定设计与仿真 [J], 邹开凤;李育学;安士杰
3.柴油机电子调速器PID参数模糊自校正研究 [J], 李彦强;朱从乔;黄次浩
4.FUZZY-PID控制在中小功率汽油发电机电子调速器中的应用 [J], 陈国英
5.加入前馈环节的模糊自整定PID控制在高压共轨柴油机轨压控制中的应用 [J], 安煜清;王景成;张奕妍
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统


随着现 代 电力 电子 技术 、 流变频 调速 技 术 、 交 计 控制方 式 ， 这种 方 式控 制 精 度 高 、 制算 法 灵 活 、 控 参 算 机技 术 和智 能控 制 技 术 的迅 速 发 展 ， 频 调 速 技 数调 整方便 ， 相 环 同步 切 换 控 制 可 由软 硬 件 结合 变 锁 术在 供 水领域 得 以运 用 ， 现 了水 泵 电机 的 无级 调 实现 ， 实 具有 较 高 的 性 价 比。控 制 系统 的框 图如 图 １
２ 恒压供 水 控制 系统 组成
压 力闭环 调节 ， 供水 压力 还不 能满 足系 统 的要求 ， 就
切断 压力 闭环 控 制 ， 同步 切 换控 制 电路 调 节 变频 由 根据 系统设 计 任务要 求 ， 用 通 用 变频 器 ＋单 器输 出频 率 ， 其跟 踪Ｔ 频 电源 的频率 ， 选 使 当两个 电压
维普资讯
第 ７卷 第 ６期
２０ ０ ７年 １ １月
潍 坊 学院 学报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｅｆ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｉ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ａ ｙ
Ｖ０． ． 】 ７ Ｎｏ ６ ＮＯ ． ｏ７ Ｖ ２０
基于模糊 ＰＤ控制的变频调速恒压供水控制系统 Ｉ
压力 保持 在恒 定的压 力设 定值 。与 传统 的恒 速泵 供
水 系统 、 塔 高位供水 系统和气 压罐 供水 系统相 比 ， 水
变频 调速供 水 系统不 仅具 有供 水质量 高 、 活性 强 、 灵
电机 起制 动平 稳 、 水锤 效 应 、 无 占地 面 积 小 、 备 投 设
资少 、 噪声ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ低等 优点 ， 而且 提高 了供水 系统 的稳定 性 和可靠 性 ， 节水 、 效果 显著 。 节能

模糊PID控制算法在空调用制冷机组控制系统中的应用

模糊PID控制算法在空调用制冷机组控制系统中的应用
苏伯娇
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】空调用制冷机组通常采用PID进行控制,在实际应用中发现,水冷制冷机组的超调量较大,导致能耗偏高。

为了提高温度调节控制的精度,在研究过程中建立了模糊PID控制算法,其设计重点包括温度传递函数、模糊化接口、模糊规则以及清晰化接口。

利用MATLAB建立算法的仿真模型,将传统PID控制模式和模糊PID 控制模式作为对照,观察制冷系统的超调量。

结果显示,后者的最低超调量为6.95%,传统PID控制模式的29.60%。

由此证明,模糊PID控制算法的调节精度更高。

【总页数】3页(P41-43)
【作者】苏伯娇
【作者单位】济南能源投资控股集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;TU83
【相关文献】
1.基于PLC的PID-模糊控制算法在水箱液位控制系统中的应用
2.模糊PID控制算法在车牌生产线张力控制系统中的应用
3.数字PID控制算法在冷水机组控制系统中的应用
4.模糊PID控制算法在密集烤房控制系统中的应用
5.模糊PID控制算法在电锅炉温度控制系统中的应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Abstract： In view of the present automatic weighing ingredients for the system’ s lack of traditional PID control， instability of the system error，the dynamic characteristics were not ideal． A fuzzy PID control algorithm was proposed． Fuzzy control and conventional PID control combined together were used in the regulation of the actual system． System used PLC to achieve dualmode fuzzy PID control， greatly speeding up the system response speed， PLC analog output adjustment belt drive motor speed control to achieve control of material flow purposes． After a system simulation test，the system had good dynamic and static performance，to meet the requirements of actual control． Effectively solved the problem of the system operation error instability and dynamic characteristics was not ideal． Key words： fuzzy PID； control algorithm； variable frequency speed regulation； automatic batching system
。
较， 得到流量偏差 E i ， 进而可求出其变化率 ΔE i ， 以 E i 和 ΔE i 作为 Fuzzy 控制器的输入， 控制器的 即采用二维模糊控制器， 如图 3 输出是控制量 U i ， 所示。 其 中， K1 、 K2 为 量 化 系 数， K3 为 比 例 系 数［4］。 2． 2 模糊控制器的输入 / 输出［6］ 将输入信息 E i 和 ΔE i 量化在［ － 6 ，+ 6］之 中， 偏差 E i 对应的模糊子集 E 分为八档： E = ｛ 负大， 负中， 负小， 负零， 正零， 正小， 正 中， 正大｝ 即 E = ｛ NB ， NM， NS， NZ， PZ， PS， PM， PB ｝ 。 与此对应： 将偏差 ΔE i 对应的模糊子集 E d 也 分为八档： E d = ｛ 负大， 负中， 负小， 负零， 正零， 正小， 正 中， 正大｝ 即 E d = ｛ NB ， NM， NS， NZ， PZ， PS， PM， PB ｝ 。 输出信息 U i 也量化在［－ 6 ， + 6］ 之中， 对应 的模糊子集 U 同样也分为八档： U = ｛ 负大， 负中， 负小， 负零， 正零， 正小， 正 中， 正大｝ 即 U = ｛ NB ， NM， NS， NZ， PZ， PS， PM， PB ｝ 。 2． 3 控制规则和模糊控制表的求取 查阅相关资料以及根据自动称重系统的操作
［7 ］
址的方法去查数据块中的模糊控制查询表， 进而 求出控制量的一个清晰值。 在每个控制周期， 根 据 E i 和 ΔE i 的值查模糊控制表， 即可得到控制量 Ui ， 再经过标度变换， 即得到系统的实际控制量 u， 用以控制实际的系统。变址寻址方式查用户自 定义数据块中的模糊控制表。 用 PLC 的编程软件 PID 设置向导生成 PID 控制器， 模糊控制与 PID 控制在 PLC 中编程设计 根据偏差的大小， 进行实时的模糊 PID 控制算法 运算［10］。
图2 算法基本流程图
经验， 总结出如下控制规则： IF E = NB AND E d = PB THEN U = NZ
— 20 —
2011 ，38 （ 8 ）
控制与应用技术EMCA

IF E = PB AND E d = NB THEN U = PZ … 整理可以得到控制规则模糊逻辑表 。 为了使控制规则模糊逻辑表转化成模糊控制 规则表， 在 MATLAB 中利用模糊逻辑 （ Fuzzy ） 工 具箱， 新建 FIS 文件： Fuzzy1． fis， 利用 MATLAB 中 的模糊逻辑 （ Fuzzy ） 工具箱得到控制规则图 输入输出曲面如图 4 所示。
New Applications of Fuzzy PID Control Algorithm in Variable Frequency Speed Regulation
GUO Chang1 ， GAO Qingwei1 ， CUI Guimei2 （ 1． School of Electrical Engineering and Automation，Anhui University，Hefei 230601 ，China； 2． School of Information Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology， Baotou 014010 ，China）
2011 ， 38 （ 8 ）
控制与应用技术EMCA

模糊 PID 控制算法在变频调速中的新应用
郭 昌1 ， 高清维1 ， 崔桂梅2 （ 1． 安徽大学 电气工程与自动化学院， 安徽 合肥 230601 ； 2． 内蒙古科技大学 信息工程学院，内蒙古 包头 014010 ）
。
4
系统仿真
为验证和实现模糊 PID 控制算法的先进性和
良好的控制效果， 在仿真试验中， 先设计用传统 PID 的经典控制算法进行普通的闭环控制， 记录 试验的控制效果图， 如图 5 （ a ） 所示； 再在原有基
图4 输入输出曲面
础上加模糊控制器， 进行模糊 PID 控制仿真试验， 记录试验的控制效果图， 如图 5 （ b） 所示。

施闭环控制和调节， 其中采用模糊 PID 控制算法 也可以接收上位 进行调节， 算法内嵌于 PLC 中， 机信号， 实现配料系统的上位机控制。 以配料系 统中的一台直拖皮带配料系统为例， 其控制方框 图如图 1 所示
［1 ］
2
模糊 PID 控制算法设计
模糊控制系统的品质在很大程度上取决于控
制规则及隶属度的确定， 控制规则是其核心， 一般 条件 a 可以是多个 用 IF a THEN b 的表达形式， 条件逻辑积。模糊 PID 复合控制器结构图如图 3
4 ］ 所示［2， 。
。
图1
控制方框图 图3 模糊 PID 复合控制器结构图
模糊 PID 的控制算法， 将模糊控制技术与传 统的 PID 控制技术结合起来， 共同应用于实际系 误差较 统的调节当中， 误差较小时采用 PID 控制， 大时采用模糊控制。控制系统算法基本流程图如 图 2 所示
［4 ］
2． 1
模糊控制器结构的确定［5］ 该系统将给定值 F gi 和输出反馈量 F fi 进行比
摘 要： 针对目前自动称重配料系统中采用传统 PID 控制的不足、 系统误差不稳定、 动态特性不理想， 提
出了一种基于模糊 PID 控制的算法。将模糊控制与传统的 PID 控制技术结合起来， 共同应用于实际系统的调 大大加快了系统的响应速度， PLC 模拟 节当中。系统采用可编程逻辑控制器（ PLC） 实现模糊 PID 双模控制， 输出控制变频器调节皮带电机转速， 从而达到控制物料流量的目的 。经过实际系统的仿真试验， 系统控制性 能良好， 有效解决了系统运行中误差不稳定和动态特性不理想的问题 。 关键词： 模糊 PID； 控制算法； 变频调速； 自动配料系统 中图分类号： TM 921． 51 文献标志码： A 文章编号： 16736540 （ 2011 ） 08001904
［2 ］
1
系统控制模型
皮带秤配料系统一般由可编程逻辑控制器
（ Programable Logic Controller，PLC ） 上位机、 变频 器、 直拖皮带机、 配料皮带、 主皮带等部件组成， 在 配方给定的情况下， PLC 可以独立对物料流量实
— 19 —
。
控制与应用技术EMCA
2011 ， 38 （ 8 ）
0
引
言
本文针对自动配料环节， 提出模糊 PID 复合 控制算法、 将模糊控制技术结合传统的 PID 控制 策略应用在自动配料系统的调节中［2-3］。 经过系 统的仿真试验， 系统控制性能良好， 且在软、 硬件 方面都有所改进。
随着烧结配料技术的发展， 以往常用配料称 重系统［1］方案设计是基于古典的 PID 调节器， 采 其参数一般是按阶跃响 用一般的 PID 控制算法， 应的过渡过程时间来整定的， 灵敏度较高， 对于固 定参数的系统有着较好的调节品质， 从理论上讲 能做到无误差调节。但是， 在实际运行中， 皮带秤 自动配料系统的准确度会受到各种因素的影响， 这些往往使得系统误差不稳定， 动态特性不理想， 无法达到预期的控制效果
3
模糊 PID 控制算法的 PLC 实现
为了让 PLC 能够识别模糊控制规则， 还需要
在 MATLAB 中用函数 evalfis （ ） 求解， 将其转换成 模糊控制查询表， 以方便 PLC 使用。 evalfis （ ） 函 数会利用用户定义的模糊推理系统 fis 对这些输 入信号进行模糊化， 用该系统进行模糊推理， 得出 模糊输出量［8］。 在 MATLAB 中编写程序， 由程序得出的数值 经四舍五入取整后得到模糊控制查询表 。 该系统设计采用西门子公司 S7 － 200 系列 CPU224 型 PLC 。其自带的 PID 模块， 加上建立在 PLC 中以数据块查询的模糊控制策略， 实现系统 设计要求的模糊 PID 控制。 因带有符号的数在 PLC 中处理不方便， 且容易出错， 所以把上面的 E、 Ed 、 U 都加上一个偏移量 6 ， 得到可以在 PLC 中 使用的模糊控制规则表。 在 STEP 7 编程软件中， 查询表是预先把加上 偏移量后的值以数据块的方式存在 PLC 内存中， 一般定义在 VB0 ～ VB169 连续的存储空间中。这 样可以使 PLC 以查表的方式实现模糊控制， 进而 提高控制响应速度。 在实时控制中， 模糊控制首先将采样得到的 输入量量化到输入语言变量模糊论域中， 根据量 化的结果元素， 分别对应到不同的地址， 用变址寻 用不同的控制算法得到的控制输出波形图不 同， 对 比 图 5 （ a ） 传 统 PID 控 制 输 出 波 形 图 和 图 5 （ b） 模糊 PID 控制输出波形图， 很显然用模糊 PID 控制算法得到的控制效果较好。 从控制输出 波形图可以看出， 传统 PID 控制上升时间为 6 s， 而模糊 PID 控 制 算 法 上 升 时 间 为 1． 2 s。 模 糊 PID 控制算法大大加快了系统的响应速度， 而且 几乎没有出现明显超调。平衡了快速性与稳定性 的矛盾， 达到了控制效果最佳的统一， 这是传统 PID 控制所难以 达 到 的。 经 过 控 制 系 统 仿 真 试 验， 充分验证了模糊 PID 控制算法的良好控制性 能， 可以应用于实际系统。 考虑到实际系统工作时， 现场环境的复杂性 和干扰的多样性。 由于电流信号适合远距离传 输， 使用 4 ～ 20 mA 电流信号通过变频器控制皮