基于預測模型的模糊PID參數(shù)自整定控制算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、由于工業(yè)過程控制中被控對象本身所固有的滯后特性，非線性及其動力學特性的內部不確定性和外部環(huán)境擾動所帶來的不確定性，使得控制器參數(shù)不易確定，造成控制品質下降，使過程控制問題復雜化。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預估器等傳統(tǒng)的控制方法，并在工業(yè)現(xiàn)場得到了一定程度的應用。但由于傳統(tǒng)的控制方法往往需要有精確的數(shù)學模型，在模型發(fā)生變化時便不能滿足系統(tǒng)在不同條件下對參數(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)場總線技術的出現(xiàn)導致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結構的變革，也使得智能控制方法應用于工業(yè)現(xiàn)場成為可能。因此，本文在研究傳統(tǒng)時滯系統(tǒng)控制方法及時滯系統(tǒng)的模糊預測控制算法的同時，探索了將先進控制策略應用于實際系統(tǒng)的方法，為智能控制方法應用于工業(yè)生產(chǎn)提供了有益的實踐經(jīng)驗。
　　 本文在對經(jīng)典的模糊控制理論及預測控制理論進行深入研究的基礎上，提出了一種基于預測思想的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測控制有機結

3、合。利用模糊控制算法能夠解決數(shù)學模型不確定的問題，具有自學習功能，適應不確定性系統(tǒng)的動態(tài)特性的優(yōu)點，通過在線學習來實現(xiàn)具有最佳參數(shù)組合的PID控制。而且還利用預測模型來估計過程未來的偏差值，滾動確定當前的最優(yōu)輸入策略避免由于滯后引起的控制作用需長時間后才能反映到系統(tǒng)輸出上的缺點，從而實現(xiàn)滯后控制。
　　 根據(jù)本文提出的基于預測模型的PID參數(shù)自整定模糊控制算法，給出了在S7-300PLC中的實現(xiàn)過程，并在現(xiàn)場總線過程控制實驗裝置

4、上進行了實驗研究。實驗以西門子的SIMATICNET工業(yè)通訊網(wǎng)絡和軟件、硬件設備為平臺，設計了PID參數(shù)自整定模糊控制算法的程序和預測控制子程序，通過編寫STL語言程序實現(xiàn)并將程序下載到PLC中將控制算法應用到PLC中，實現(xiàn)了智能控制算法在實際中的應用。在FCS（Fieldbus Control System，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）實驗裝置上分別進行了PID控制實驗，預測模糊PID參數(shù)自整定模糊控制實驗，得到了比較理想的結果。實驗結果表明，