本发明专利技术涉及对工业过程进行控制的领域，特别是一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统及方法，该控制系统包括热电偶及热电偶温度变送器、模糊PID控制器、调压加热器、电阻炉，其控制方法是利用模糊PID控制方法的有效性，克服电阻炉的滞后对控制的影响，实现了调节速度快，调节时间短，控制精度高、稳定性等优点，并且保证控制系统具有良好的自适应能力，具有很强的实用性和应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统和方法
：本专利技术涉及一种关于工业过程控制领域的控制系统与控制方法。具体是一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统及方法。
技术介绍
：电阻炉是典型工业过程控制对象，其温度控制具有升温单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。而PID控制因其成熟，容易实现，并具有可消除稳态误差等优点，在大多数情况下可以满足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定情况。且快速性和超调量之间存在矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求。模糊控制在快速性和保持较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。最近发展起来的模糊控制算法由于具有对对象模型要求低，响应速度快的特点，经常被应用于温度控制系统中。将模糊控制算法引入传统的电阻炉控制系统中，构成模糊PID温度控制系统，利用模糊控制自适应在线修改PID参数，结合模糊控制和PID控制的优点，来提高控制系统的稳定性和快速性。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统及方法，有效地克服电阻炉容积滞后大，对象增益、滞后时间随工作温度变化的特点，提高了控制系统的稳定性和快速性。本方案采用以下方法实施：一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统，其特征在于，包括热电偶及热电偶温度变送器、模糊PID控制器、调压加热器、电阻炉，所述的模糊PID控制器设在控制室内，与热电偶温度变送器的输入端相连接，模糊PID控制器输出端与调压加热器连接，调压器和电阻炉连接。所述的模糊PID控制器接收热电偶温度变送器信号，根据热电偶温度变送器信号减去设定的信号，得到误差及误差的变化率。包括利用模糊PID控制对电阻炉温度进行控制的步骤如下：（1）首先由热电偶测出电阻炉温度，通过与设定的温度信号进行比较，计算温度误差e和温度变化率ec；（2）所述的温度偏差信号和温度变化率信号共同输入模糊控制器；（3）当电阻炉温度偏差大且温度变化率小时，采用模糊控制；（4）所述的模糊控制器对输入信号进行模糊化，根据模糊规则得出模糊值；（5）所述的模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到所需要的控制器输出信号q；（6）所述的模糊控制器的输出信号q加到调压加热器上，进行调节电压，改变加热功率；（7）所述的调压加热器的输出信号输出到电阻炉上，进行温度的有效控制。步骤(1)中温度偏差信号e和温度变化率信号ec，经过模糊推理后输入到模糊控制器。在步骤(5)中对输出信号进行解模糊化后输出控制量q。在步骤(1)中所述的温度误差e的论域是-1至1，温度误差变化率ec的论域是-1至1。在步骤(5)中所述的控制器输出信号q论域是-1至1。在步骤(1)中新建立一个误差e的隶属函数，隶属函数采用三角函数，将零值设置为正零单个三角形分布，用以提高收敛温度的效果。根据温度误差e和误差的变化率ec，修改PID控制器中比例P，积分I，微分D参数的大小，使温度平稳上升。本专利技术的有益效果是：将模糊PID控制器应用在电阻炉温度控制系统中，以温度误差和误差变化率为控制输入，加热量为控制输出，结合模糊控制和PID控制的优点，实现电阻炉温度的有效快速调节；克服了电阻炉温度对象滞后对控制造成的影响，是控制及时准确。采用了模糊控制的方法优化出新规则，并利用这些规则设计出控制器，然后将这些模糊语言转化为数值运算，并能保证控制系统具有良好的自适应能力。附图说明图1是本系统结构框图；图2是隶属度函数图；具体实施方式：下面结合附图对本专利技术实施做详细说明：本专利技术案例是在本专利技术技术方案为前提下实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。如图1所示本系统包括以下几部分：热电偶及热电偶温度变送器、模糊PID控制器、调压加热器、电阻炉，所述的模糊PID控制器设在控制室内，与热电偶温度变送器的输入端相连接，模糊PID控制器输出端与调压加热器连接，调压器和电阻炉连接。以电阻炉的温度模型为：，要求控制到温度为400°C，对系统进行仿真。以要求温度Ts与实时室温T的误差e以及误差变化率de为模糊控制器的输入，以q模糊控制器的输出。e＝{-1，-0.8，-0.6，-0.4，0，0.4，0.6，0.8，1}。de＝{-1，-0.8，-0.6，-0.4，0，0.4，0.6，0.8，1}。q＝{-1，-0.8，-0.6，-0.4，0，0.4，0.6，0.8，1}。e，de和q的语言值分别选为：e＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}。q＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}。一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统，其特征在于，包括热电偶及热电偶温度变送器、模糊PID控制器、调压加热器、电阻炉，所述的模糊PID控制器设在控制室内，与热电偶温度变送器的输入端相连接，模糊PID控制器输出端与调压加热器连接，调压器和电阻炉连接。所述的模糊PID控制器接收热电偶温度变送器信号，根据热电偶温度变送器信号减去设定的信号，得到误差及误差的变化率。包括利用模糊PID控制对电阻炉温度进行控制的步骤如下：（1）首先由热电偶测出电阻炉温度，通过与设定的温度信号进行比较，计算温度误差e和温度变化率ec；（2）所述的温度偏差信号和温度变化率信号共同输入模糊控制器；（3）当电阻炉温度偏差大且温度变化率小时，采用模糊控制；（4）所述的模糊控制器对输入信号进行模糊化，根据模糊规则得出模糊值；（5）所述的模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到所需要的控制器输出信号q；（6）所述的模糊控制器的输出信号q加到调压加热器上，进行调节电压，改变加热功率；（7）所述的调压加热器的输出信号输出到电阻炉上，进行温度的有效控制。步骤(1)中温度偏差信号e和温度变化率信号ec，经过模糊推理后输入到模糊控制器。在步骤(5)中对输出信号进行解模糊化后输出控制量q。在步骤(1)中所述的温度误差e的论域是-1至1，温度误差变化率ec的论域是-1至1。在步骤(5)中所述的控制器输出信号q论域是-1至1。在步骤(1)中新建立一个误差e的隶属函数，隶属函数采用三角函数，将零值设置为正零单个三角形分布，用以提高收敛温度的效果。根据温度误差e和误差的变化率ec，修改PID控制器中比例P，积分I，微分D参数的大小，使温度平稳上升。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统，其特征在于，包括热电偶及热电偶温度变送器、模糊PID控制器、调压加热器、电阻炉，所述的模糊PID控制器设在控制室内，与热电偶温度变送器的输入端相连接，模糊PID控制器输出端与调压加热器连接，调压器和电阻炉连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统，其特征在于，包括热电偶及热电偶温度变送器、模糊PID控制器、调压加热器、电阻炉，所述的模糊PID控制器设在控制室内，与热电偶温度变送器的输入端相连接，模糊PID控制器输出端与调压加热器连接，调压器和电阻炉连接。2.根据权利要求1所述一种用于电阻炉温度控制的模糊PID系统，其特征在于，所述的模糊PID控制器接收热电偶温度变送器信号，根据热电偶温度变送器信号减去设定的信号，得到误差及误差的变化率。3.根据权利要求1所述一种用于电阻炉温度控制的模糊PID方法，其特征在于，包括利用模糊PID控制对电阻炉温度进行控制的步骤如下：（1）首先由热电偶测出电阻炉温度，通过与设定的温度信号进行比较，计算温度误差e和温度变化率ec；（2）所述的温度偏差信号和温度变化率信号共同输入模糊控制器；（3）当电阻炉温度偏差大且温度变化率小时，采用模糊控制；（4）所述的模糊控制器对输入信号进行模糊化，根据模糊规则得出模糊值；（5）所述的模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到所需要的控制器输出信号q；（6）所述的模糊控制器的输出信号q加到调压加热器上，进行调节电压，改变加热功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟琪，秦补枝，
申请(专利权)人：南京科技职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。