去除动态PID信号模糊性:
(1)在传统的PID控制中,由于误差的存在,使得控制
信号存在模糊性,为了去除这种模糊性,可设置动态PID控制器系统的误差是E,系统误差表达式为e(t)、误差波动率EC,表达式为e(t),K为调节系数,可得:
(2)则能够得到融合改进调整函数的
控制律是:U=βE+(1-β)EC
(3)式(3)中,β表示相应的比例系数,式(2)中Kec(t)表示微分系数,进而能够获取调整函数是β=β0+Kβ|E‖E|max
(4)式(4)中,β0用于描述|E|时调整因子,0≤β≤0.5,0≤β≤1,Kβ是常数0≤Kβ≤(1-β0)。式(4)能够依据误差的大小自主调控误差以及误差的波动性对
控制作用的权重。融合改进调整函数的动态PID控制器的结构图用图2描述。
通过图2所示
控制器能够对调整函数进行在线自主调控,误差e同u间的控制规范具有动态性,误差e同控制u间的控制规范是一种动态的PID控制规范。
依据相关的控制经验可得,Δkp、Δki、Δkd的波动范围分别是(-0.4,0.4)、(-0.08,0.08)、(-0.25,0.25),需要将这些参量归一化到范围(-5,5)中。设置系统e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd的波动区域是模糊集的论域是e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}模糊子集是e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd={NB,NM,NS,O,PS,PM,PB},按照相关的控制经验可塑造Δkp、Δki、Δkd的模糊标准表,设置e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd满足正态分布,明确论域中不同元素对模糊变量的隶属度,建立模糊控制表。利用重心法去模糊化,获得PID参数的修正值,采用查询表的方式在
微控器中实现。
(5)对上述分析的
控制器参数e’、ec’、Δkp,Δki,Δkd,如果只通过人工方法无法获取这些参数的最优组合,通过改进方法能够获取这些参数的取值。通常将时间同绝对误差的积作为分析控制器参数性能的指标函数,则有:
(6)式(6)中,J用于描述误差加权时间后的积分面积大小,其可描述系统的响应效率、控制时间以及超调量的大小,并且能够降低系统的波动性。通常可采用式(6)描述的指标对
控制器参数e’、ec’、Δkp、Δki、Δkd进行寻优,依据性能指标规范,对
控制器参数进行调整,最终获取最佳的组合值。通过上述分析的指标函数能够及时调整函数β,并且需要改进β0以及Kβ两个参数,依据如下规范对其进行寻优:0≤β0≤0.5,0≤Kβ≤(1-β00≤Kβ≤(1-β0),最终完成对
控制器参数的优化,通过最优的智能电气阀门定位器控制参数组合,实现对控制器数据信号的准确调控。
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