基于雙模糊控制器的水箱液位控制

摘要：針對工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制系統中的水箱系統液位控制問(wèn)題，提出基于模糊控制器的基礎上，設計實(shí)現一種雙模糊控制器。根據輸出信號的誤差大小分別利用兩個(gè)模糊控制器進(jìn)行控制，控制結果傳遞給調節器，以實(shí)現水箱水位不變。從仿真結果來(lái)看，雙模糊控制器有效地減小了系統穩態(tài)誤差，響應時(shí)間、超調量、穩定時(shí)間等性能優(yōu)于傳統的PID控制。
關(guān)鍵詞：雙模糊控制器；水箱；液位控制；調節器

0 引言
對于典型工業(yè)系統的控制，很多專(zhuān)家和學(xué)者都應用模糊控制實(shí)現了對復雜系統的設計和仿真，如曾鳴等人應用雙模糊控制器實(shí)現對車(chē)輛半主動(dòng)懸架控制；周妮娜應用于模糊控制器實(shí)現對鍋爐除氧系統的控制；張松蘭等人設計了鍋爐汽包水位模糊自適應控制策略等。本文針對工業(yè)鍋爐中的水箱液位控制，設計了一種雙模糊控制器，實(shí)現對系統的無(wú)誤差控制。

1 雙模糊控制器原理
單模糊控制器主要用于快速響應及對大誤差的消除，在單模糊控制器中，若使誤差量化因子KE增大，相當于縮小了誤差的基本論域，增大了對誤差變量的控制作用。同時(shí)，將誤差變化率因子KEC增大，可減小超量；將控制量的比例因子KU減小，可減小系統振蕩。
雙模糊控制器原理圖如圖1所示。假設變量eo為大、小誤差的臨界值(人為可以根據實(shí)際設定)，當系統誤差較大時(shí)，用單模糊控制器(1)進(jìn)行控制，以達到快速響應及消除誤差的目的；當系統的誤差較小時(shí)，用單模糊控制器2進(jìn)行控制，以改善模糊控制器對于系統誤差較小時(shí)的控制效果，進(jìn)而幫助取得較好的控制效果。

2 鍋爐液位控制系統的雙模糊控制設計
鍋爐液位控制系統的原理簡(jiǎn)圖如圖2所示。入口處的閥門(mén)由一個(gè)調節器控制，以保持水位的不變，出口處的閥門(mén)由外部操縱。