基于CAN總線(xiàn)的模糊PID張力控制系統

2.2 模糊PID控制器的實(shí)現

2.2.1 隸屬函數及模糊PID控制論域值的確定

根據被控對象的不同，我們確定隸屬函數也不同，通常選擇隸屬函數的原則是根據被控對象的靈敏度來(lái)確定的，窄型隸屬函數反應模糊集合具有高分辨率的特性，例如三角型。寬型隸屬函數反應模糊集合具有低分辨率的特性，例如梯形。對于張力要求高精度的測量我們選擇三角形隸屬函數。輸入論域值的選取E、EC=[一3、
一2、一l、0、1、2、3]，輸出論域值的選取KP、KI、KD=[0、0．5、l、1．5、2、2．5、3]，語(yǔ)言描述分別為E、EC、為(NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB)七個(gè)語(yǔ)言變量。KP、KI、KD的語(yǔ)言描述為(ZO、PS、PM、PB)四個(gè)語(yǔ)言變量。隸屬函數分別如圖3、圖4所示。

2.2.2 輸入值的模糊化及模糊規則的確定

輸入值得模糊化及反模糊化是通過(guò)實(shí)際被控量的值與選擇論域值之間的量化因子及比例因子來(lái)確定的。根據不同張力傳感器的型號來(lái)確定A／D輸出值的大小。通用張力傳感器模擬量值為O-20mv，最大額定荷重2000KG。根據不同經(jīng)線(xiàn)強度的要求選擇張力值，例如經(jīng)設定值為1000KG，對應的控制器的單極性數字量最大值為32000，則經(jīng)過(guò)A／D轉化后得到的數字量為16000。假設該送經(jīng)張力的精度要求為20KG，則對應的數字量的實(shí)際范圍為【一160，160】。則Ke=3／160=0．01875。模糊規則的確定是根據操作者得實(shí)踐經(jīng)驗得到的，有時(shí)也稱(chēng)之為專(zhuān)家控制。模糊PID控制規則如圖5所示。

圖5 模糊PID控制規則表

3 模糊PID控制器在simulink中的仿真

在simulink中建立模糊PID張力控制系統仿真結構，如圖6所示。并通過(guò)matlab自帶的模糊FIS編輯單元與所建立的隸屬函數、規則表進(jìn)行設置。然后保存為fuzzy_pid．fis文件。Ke=0．01875，Kec=0．0l，控制對象選擇某工業(yè)常用系統函數，在maflab中運行readfis(‘fuzzy_pid’)命令。設置采樣時(shí)間為0．0Is，步長(cháng)為10s，輸入信號為單位階躍信號，輸出響應函數如圖7所示，在系統運行到6s時(shí)加入階躍為0．2的信號，其在經(jīng)過(guò)0．3s后恢復到穩態(tài)值。當設定值8000時(shí)，系統響應曲線(xiàn)如圖8所示。

圖6 模糊PID張力控制系統仿真結構圖

4 結論

該系統設計將CAN總線(xiàn)技術(shù)與模糊PID技術(shù)相結合，很好的解決了系統由于受外界干擾起的張力超調、系統震蕩、不穩定等因素。通過(guò)simulink在線(xiàn)仿真實(shí)驗，證明了該模糊PID張力控制系統具有很好的穩定性、魯棒性及可靠性等特點(diǎn)。在實(shí)際應用過(guò)程中，根據所建立的隸屬函數與規則，在matlab中通過(guò)fuzzy函數建立模糊查詢(xún)表。通過(guò)SH7047高速單片機實(shí)現對該系統輸出量進(jìn)行查詢(xún)。從而實(shí)時(shí)在線(xiàn)調整PID中KP KI KD各個(gè)參數值，達到模糊PID的自適應控制。