基于預(yù)測(cè)模型的模糊PID參數(shù)自整定控制算法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于工業(yè)過程控制中被控對(duì)象本身所固有的滯后特性，非線性及其動(dòng)力學(xué)特性的內(nèi)部不確定性和外部環(huán)境擾動(dòng)所帶來的不確定性，使得控制器參數(shù)不易確定，造成控制品質(zhì)下降，使過程控制問題復(fù)雜化。為了獲得滿意的控制效果，通常采用參數(shù)自整定PID或是Smith預(yù)估器等傳統(tǒng)的控制方法，并在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到了一定程度的應(yīng)用。但由于傳統(tǒng)的控制方法往往需要有精確的數(shù)學(xué)模型，在模型發(fā)生變化時(shí)便不能滿足系統(tǒng)在不同條件下對(duì)參數(shù)自整定的要求，控制效果不佳。智能控制理論的研究已

2、經(jīng)較為深入，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)導(dǎo)致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，也使得智能控制方法應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)成為可能。因此，本文在研究傳統(tǒng)時(shí)滯系統(tǒng)控制方法及時(shí)滯系統(tǒng)的模糊預(yù)測(cè)控制算法的同時(shí)，探索了將先進(jìn)控制策略應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)的方法，為智能控制方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)提供了有益的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
　　 本文在對(duì)經(jīng)典的模糊控制理論及預(yù)測(cè)控制理論進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于預(yù)測(cè)思想的PID參數(shù)自整定模糊控制算法，將PID參數(shù)自整定模糊控制與預(yù)測(cè)控制有機(jī)結(jié)

3、合。利用模糊控制算法能夠解決數(shù)學(xué)模型不確定的問題，具有自學(xué)習(xí)功能，適應(yīng)不確定性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)點(diǎn)，通過在線學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)具有最佳參數(shù)組合的PID控制。而且還利用預(yù)測(cè)模型來估計(jì)過程未來的偏差值，滾動(dòng)確定當(dāng)前的最優(yōu)輸入策略避免由于滯后引起的控制作用需長時(shí)間后才能反映到系統(tǒng)輸出上的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)滯后控制。
　　 根據(jù)本文提出的基于預(yù)測(cè)模型的PID參數(shù)自整定模糊控制算法，給出了在S7-300PLC中的實(shí)現(xiàn)過程，并在現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制實(shí)驗(yàn)裝置

4、上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)以西門子的SIMATICNET工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)和軟件、硬件設(shè)備為平臺(tái)，設(shè)計(jì)了PID參數(shù)自整定模糊控制算法的程序和預(yù)測(cè)控制子程序，通過編寫STL語言程序?qū)崿F(xiàn)并將程序下載到PLC中將控制算法應(yīng)用到PLC中，實(shí)現(xiàn)了智能控制算法在實(shí)際中的應(yīng)用。在FCS（Fieldbus Control System，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）實(shí)驗(yàn)裝置上分別進(jìn)行了PID控制實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)模糊PID參數(shù)自整定模糊控制實(shí)驗(yàn)，得到了比較理想的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，