通过上述工作,完成对模糊控制器的设计,在模糊控制系统仿真框图中加入模糊控制器,通过调用相应的模糊推理矩阵,即可对所设计的模糊控制系统进行仿真。
在仿真过程中可根据系统仿真或实际的控制结果调整输入、输出的隶属度函数,一直调整到理想的控制效果为止。
上述模糊控制系统的阶跃响应曲线如图3所示。为了分析比较,对上述系统的控制效果与传统的PID控制效果放在一个坐标系里。从系统仿真曲线看,PID控制器的系统响应曲线有超调,过渡时间比较长,而模糊控制器的系统响应曲线比较平稳,没有超调。工业生产过程中,对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上,或按一定的规律变化,以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节,从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程,必须合理选择相应的控制规律,否则PID控制器将达不到预期的控制效果。PID控制器(比例-积分-微分控制器),由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成。通过Kp, Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。
图3
4 结论
使用以上设计的模糊控制器,通过计算机实现实时控制。根据偏差和偏差变化值的大小,再利用模糊控制规则确定电动水阀的输出,从而取得了良好的控制效果,能实时地对温度进行监控,具有以下特点:
1)和普通PID控制器控制效果相比,采用模糊控制器后系统响应超调小,响应曲线平稳。
2)系统具有良好的响应速度、稳定性和精确性,且具有较强的鲁棒性。
3)由模糊控制规则确定的三个参数是动态变化的,更符合空调系统的控制特点。
所以说模糊控制器可以克服普通PID控制器的局限性,在中央空调自动控制中具有广泛的应用价值。