第3卷第6期:1672-4348(2005)06-0625-03福建工程学院学报Vol.3No.6一种基于PI算法的自调整比例因子模糊控制器陈平(福建工程学院电子电气系,福建福州350014)摘要:针对模糊控制器的缺点,提出一种基于PI制器的基础上,利用PI的应用仿真,,同时对汽包水位的虚假水位现象有较好抑制关键词:;;T文献标识码:Acontrollerofself2tuningproportionalityfactorbasedonPIarithmeticCHENPing(ElectronicandElectricalEngineeringDepartment,FujianUniversityofTechnology,Fuzhou350014,China)Abstract:Becauseofshortcomingsoffuzzycontroller,afuzzycontrollerofself2tuningproportionalityfac2torbasedonPIarithmeticispresented.PIarithmeticisutilizedinfuzzycontrollertoadjustthepropor2tionalityfactoroffuzzycontrollerautomatically.Thesimulationonasystemofboilerdrumwaterlevelcontrolindicatesthatthefuzzycontrollerofself2tuningproportionalityfactorbasedonPIarithmeticcanimprovetheperformanceoffuzzycontrolsystemandcancontrolthefallaciouswaterlevel.Keywords:self2tuningproportionalityfactor;fuzzycontrol;drumwaterlevel0引言模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制。它不要求知道被控对象的精确数学模型,只需要提供现场操作人员的经验知识及操作数据。模糊控制器与工业过程控制中常用的PID控制器相比具有一定的优点,而它的一个最大缺点就是精度不太高。为减小模糊控制器的误差,最常用的就是将PID控制与模糊控制结合起来,从而构成模糊PID控制。然而由于引入了积分作用,使得控制过程的响应时间大大增长,失去了模糊控制响应快速的特点。基于此,本文提出了一种采用PI算法调整模糊控制器比例因子的模糊控制器,该控制器在不增加控制过程响应时间的情况下提高了控制精度。1自调整比例因子模糊控制器1.1模糊控制工作原理模糊控制系统属于计算机控制的一种形式,其工作的过程可描述如下:连续的偏差值经量化因子离散为模糊控制器论域范围内的模糊变量,再经模糊推理和去模糊化处理,得到输出量,最后由比例因子将该输出变量转化为执行机构的控制量去推动执行机构工作。可见,输出比例因子作为模糊控制器的总增益,它的大小影响着控制器的输出,也影响着模糊控制系统的特性。1.2基于PID算法的自调整比例因子模糊控制器结构模糊控制器通常使用二维形式,即以偏差及收稿日期:2005-10-17作者简介:陈平(1973-),男(汉),福建闽清人,讲师,在职硕士研究生,主要从事电子技术、自动化的研究.626福建工程学院学报第3卷偏差变化作为输入变量,因此具有PD控制的特点。而这种二维模糊控制器中的比例因子Ku的作用则与比例控制作用类似,Ku越大,系统的响应速度越快,调节精度越高,但易产生超调,导致系统不稳定。同时由控制过程的响应特点可知,当偏差较大时,希望比例作用强些,以加快系统的响应速度;当偏差较小,接近稳态时,可适当减小比例作用,以避免产生超调。根据上述两方面的特点,结合常用的PI控制算法,采用一种基于PI算法的自调整比例因子模糊控制如图1所示用对偏差进行比例、积分的运算,制器的比例因子。根据汽包水位的要求和特点,为克服虚假水位的影响,采用的三冲量控制方案,系统框图如图α2所示。其中,αD、W及αH分别为蒸汽流量变送器、给水流量变送器、差压变送器的转换系数。已知某供汽量为120tΠh锅炉,其给水流量与水位的传递函数G1(S),蒸汽流量与水位的传递函数G2(S)分别为:G1(S=2=;W(S)2-DS)S(6.7S+1)300mm水柱,流量计的量程为150tΠh;所有变送αα器均采用DDZII型组合仪表。D、W及αH分别为:0.0667、0.0667及0.0333。调节阀采用线性阀,增益为15。为便于对比,控制器分别用常规的PI控制器(液位控制系统若引入微分作用,则在干扰的作用下会使控制效果变差,基于这种考虑,这里用PI控制器)、模糊控制器及本文的自调整比例因子模糊控制器进行实验。2.2模糊控制器隶属函数及规则库图1自调整因子模糊控制器结构Fig.1Structureoffuzzycontrollerofself2tuningproportionalityfactor但比例因子的调整并不能从根本上解决模糊控制器存在余差的缺点,只能在一定程度上提高其控...