基于PLC和變頻器的冷媒水壓力控制
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3.1 模糊pid控制特點(diǎn)
經(jīng)典pid閉環(huán)算法難于實(shí)現冷媒水壓力調節系統控制收斂。模糊pid控制利用當前的控制偏差，結合被控過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的變化，并針對具體過(guò)程的實(shí)際經(jīng)驗，根據一定的控制要求或目標函數，通過(guò)模糊規則推理確定控制參數，實(shí)現對系統的控制。
模糊控制對數學(xué)模型的依賴(lài)性弱，不需要建立過(guò)程的精確數學(xué)模型。模糊控制對系統動(dòng)態(tài)過(guò)程有較好的控制作用，但對系統的靜態(tài)誤差無(wú)法消除。因此針對模糊控制和pid控制的各自特點(diǎn)，應用pid控制結合模糊控制的方法實(shí)現對系統的階梯分段控制將會(huì )取得良好的控制效果。
3.2 模糊pid控制過(guò)程
本系統由于用戶(hù)用水需求不確定，管網(wǎng)水壓波動(dòng)較大，數學(xué)模型很難確定，而模糊控制不需要精確的數學(xué)模型，因此壓力控制算法采用模糊pid控制方式[2]-[4]進(jìn)行設計。
模糊pid控制以誤差e和誤差變化ec作為輸入，經(jīng)模糊化后用模糊語(yǔ)言描述，利用模糊控制規則來(lái)判斷控制量的真實(shí)值, 輸出變量為u，為4～20ma的控制電流。模糊控制器的工作過(guò)程可以描述為：首先將模糊控制器的輸入量轉化為模糊量，以供模糊控制邏輯決策系統用,模糊決策器根據控制規則決定模糊關(guān)系r，應用模糊邏輯推理算法得出控制器的模糊輸出量,最后經(jīng)精確計算得出控制量控制被控對象。模糊pid控制圖如圖2所示。
圖2 模糊pid控制框圖
對壓差e、壓差變化率ec和控制量u的模糊語(yǔ)言變量分別為e、ec和u，其模糊語(yǔ)言變量的模糊語(yǔ)言值均為：{nb、nm、ns、zo、ps、pm、pb}，表示{負大、負中、負小、零、正小、正中、正大}。一般模糊論域中所含元素個(gè)數為模糊語(yǔ)言詞集的2倍，所以模糊論域為{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}。根據比例因子ke和kec將e和ec模糊化。
其中n=6，管網(wǎng)壓力變化范圍為0. 3～0.5mpa ,而設定值為0.4 mpa，得出誤差的基本論域e∈[ - 0. 1、0.1]；由經(jīng)驗得知，在正常情況下壓力變化不會(huì )超過(guò)0.05 mpa/s，故誤差變化量的基本論域ec∈[ - 0. 05、0.05]；因此可得誤差e和誤差的增量ec的比例因子分別為60和120?？紤]對論域的覆蓋程度、靈敏度和魯棒性原則，本系統隸屬函數選擇為三角形隸屬函數。
模糊控制規則是模糊控制的核心，它能夠模擬人的基于模糊概念的推理能力，也就是利用語(yǔ)言歸納手動(dòng)控制策略的過(guò)程。模糊控制的確定，實(shí)質(zhì)上是將控制經(jīng)驗加以總結而得出一條條模糊條件語(yǔ)句。用復合條件語(yǔ)句表示為：if
e=nl andec=nl
then u=nl，從而使系統輸出響應的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性都達到最佳。本系統中，由于e和ec各有7個(gè)語(yǔ)言輸入值,故共有7×7=49條if-then語(yǔ)句，可歸納為模糊控制規則表，具體如附表所示。
4 結束語(yǔ)
本文設計一種基于plc和變頻器的且具有遠程監控功能的冷媒水自動(dòng)控制系統，具有響應快速、準確，操作方便，維護便利，高效節能等特點(diǎn)。將模糊pid控制器應用于該恒壓控制系統，彌補了傳統pid控制的不足，改善了系統的非線(xiàn)性、大滯后性等特征，提高了系統的魯棒性。
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