基于雙模糊控制的溫度控制系統(tǒng)研究

　　近年來，智能控制作為一門新興的理論和技術發(fā)展很快，許多學者進行了大量的研究工作。其中，模糊控制不要求被控對象的模型精確，具有較強的魯棒性且適應性強而被廣泛應用。但在一般的模糊控制中，沒有考慮常規(guī)模糊控制器不同時具備在偏差大時快速跟蹤，在偏差小時精確定位的問題，而且這兩個要求是相互矛盾的，并發(fā)生在不同的時域。另外，也沒有考慮常規(guī)模糊控制穩(wěn)態(tài)精度不高且穩(wěn)定性難以保證的問題?；谝陨戏治觯疚脑诜治龀Ｒ?guī)PID控制和模糊控制算法的基礎上，設計了帶有自調(diào)整因子的雙模糊控制器。根據(jù)設定值與輸出值間的偏差及偏差的變化，切換模糊控制器1和模糊控制器2，完成兩組控制器的平穩(wěn)過渡，并結合Ma-tlab環(huán)境下的模糊邏輯工具箱對其進行了仿真研究。

　　1 雙模糊控制系統(tǒng)結構

　　雙模糊控制系統(tǒng)由模糊控制器FC1和模糊控制器FC2并聯(lián)組成，并由控制開關進行模式選擇，其結構如圖1所示。

　　其工作原理是當系統(tǒng)誤差較大，落在某個閾值以外時，就采用模糊控制器FC1進行控制，以達到快速響應，消除誤差的目的;當系統(tǒng)誤差較小，落在閾值以內(nèi)時，采用模糊控制器FC2進行控制，由于此控制器已將零域進一步細分，因此可以大大改善模糊控制器對于系統(tǒng)小誤差的控制效果，從而達到極大地消除靜態(tài)誤差的目的，進而取得滿意的控制效果。

　　判斷電路的控制規(guī)則可以描述為：

　　2 雙模糊控制系統(tǒng)的設計

　　2.1 被控對象的選取

　　在控制工程實踐中，溫度控制具有典型的時間滯后特點，現(xiàn)選取溫度控制系統(tǒng)為帶有純延遲的一階過程模型，設被控對象的傳遞函數(shù)為：

　　2.2 PID控制器設計

　　為獲得較好的穩(wěn)態(tài)控制效果，普遍采用PID控制，也就是在系統(tǒng)中加入一個比例放大器、一個積分器和一個微分器。通過參數(shù)整定得到PID控制器的參數(shù)為KP=1.5，KI=1，KD=0.8，單位階躍響應曲線如圖2所示。

　　PID控制器是一種線性控制器，魯棒性不夠強，具有對負載變化適應能力差，抗干擾能力弱和控制性容易受模型參數(shù)變化影響等弱點。所以在控制系統(tǒng)中難以達到令人滿意的調(diào)速性能，尤其是在對系統(tǒng)性能和控制精度要求較高的場合，這就需要對PID算法進行改進，以達到更好的控制性能。