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常用温度操控办法原理

2017-05-06 13:25分类:机械维修 阅读:

 

常用PID调理器/温控仪操控算法包含惯例PID、含糊操控、神经网络、Fuzzy-PID、神经网络PID、含糊神经网络、遗传PID及广义猜想等算法。惯例PID操控易于树立线性温度操控体系被控方针模型;含糊操控依据规矩库,并以必定或增量办法给出操控决议计划;神经网络操控选用数理模型模仿生物神经细胞构造,并用简略处理单元衔接成杂乱网络;Puzzy-PID为线性操控,且联络含糊与PID操控长处。
1、导言
温度操控体系是变参数、有时滞和随机搅扰的动态体系,为抵达满意的操控效果,具有很多操控办法。故对几种多见的操控办法及其优缺陷进行了剖析与比照。
2、多见温度操控办法
2.1 惯例PID操控
PID操控即份额、积分、微分操控,其构造简略有用,常用于工业出产范畴。原理如图1。
惯例PID操控体系的原理框图
图1 多见PID操控体系的原理框图
显着缺陷是现场PID参数整定费事,易受外界搅扰,关于滞后大的进程操控,调理时刻过长。其操控算法需求预先树立模型,对体系动态特性的影响很难归并到模型中。
在中国大大都PID调理器厂家出产的调理器均为惯例PID操控算法。

2.2 含糊操控
含糊操控(Fuzzy Control)是以含糊集合论、含糊言语变量及含糊逻辑推理为根底的核算机操控。原理如图2。
含糊操控算法PID原理框图
图2 含糊操控体系原理框图
2.3 神经网络操控
神经网络操控选用数理模型的办法模仿生物神经细胞构造,用简略处理单元衔接构成各种杂乱网络,并选用差错反向传达算法(BP)。原理如图3:
神经网络操控体系的原理框图
图3 神经网络操控体系的原理框图
2.4 Fuzzy-PID操控
含糊操控不需知道被控方针的准确模型,易于操控不断定方针和非线性方针。PID实质是线性操控。将含糊操控与PID联络多,以Fuzzy-PID混合操控为例,据给定值与丈量值之差错e挑选智能操控器,依据e的改动挑选操控办法,当|e|≤emin或|e|≥emax时,选用PID操控;当emin≤|e|≤emax时,选用Fuzzy操控。其构造框图如图4。
Fuzzy-PID混合操控构造框图
图4 Fuzzy-PID混合操控构造框图
2.5 神经网络PID操控
在PID操控的根底上,参与神经网络操控器,构成神经网络PID操控器,如图5。神经网络操控器NNC是前馈操控器,经过对PID操控器的输出进行学习,在线调整自个,方针是使反响差错e(t) 或u(t)趋近于零,使自个逐步在操控中占有主导方位,以削弱或终究消除反响操控器的效果。
神经网络PID操控构造框图
图5 神经网络PID操控构造框图
2.6 含糊神经网络操控
将含糊逻辑与神经网络联络,选用神经网络含糊逻辑推理网络模型和敏捷的自学习算法,经过网络的离线练习和在线自学习使操控用具有自调整、自学习和自习惯才干,抵达含糊智能操控。如图6。
含糊神经网络操控体系构造图
图6 含糊神经网络操控体系构造图

2.7 遗传PID操控
遗传PID操控是将操控器参数构成基因型,将功用方针构成相应的习惯度,运用遗传算法来整定操控器的最好参数,不恳求体系是不是为接连可调,能否以显式表明。依据遗传算法的自习惯PID操控的原理框图如7。遗传PID温控体系将丈量值与给定值进行比照,用遗传算法来优化PID参数,然后将操控量输出,完结将PID参数串接构成无缺染色体,然后构成遗传空间中的个别,过经过繁衍穿插和变异遗传操作生成新一代集体,经过屡次查找取得最大习惯度值的个别。
依据遗传算法的自习惯PID操控构造图
图7 依据遗传算法的自习惯PID操控构造图
2.8 广义猜想操控
猜想操控(Predictive Control)是依据模型的核算机操控算法。其猜想模型有脉冲呼应模型、阶跃呼应模型、camRMA模型和CARIMA模型。依据CARIMA模型的广义猜想操控(GPC)是一种新式核算机操控算法。
3、多见温度操控办法的比照剖析
经过上述温度操控办法的原理剖析,表1给出各种温度操控特性与运用场合的状况。

温控仪操控算法

操控算法的操控特性

温控仪运用场合




惯例PID拄制

长处:构造简略、有用,性价比高。
缺陷:鲁棒性不强;习惯性不快;和谐
性不行好等

易于树立的线性温度操控体系的被控对
象模型

含糊操控

与传统的PID操控比照,呼应快,超
调量小,鲁棒性强

纯滞后,参数时变或非线性的温度操控
体系,如干燥机、工业炉等的温度操控

神经网络操控

鲁棒性强,呼应速度快,抗搅扰才干
强,算法简略,易于用硬件和软件完结

多变量、多参数、非线性与时变体系
如:电阻炉的温度操控等


合控

Fuzzy-PID操控

具有很强的习惯性,只需知道有些常识
即可树立BP算法

一些大滞后体系中主动寻优P、I、D参
数,如管式加热炉的温度操控

含糊神经网络操控

动态呼应快,能抵达高精度的敏捷操控,
具有极强的鲁棒性和习惯才干,安稳性好

需求不断批改操控参数的温度操控体系。
如热电偶校验仪等控温设备

遗传PID操控

调试便利,操控精度高,抗搅扰性强,
较高的安稳功用

寻求大局最优且不需任何初始信息的P、
I、D参数寻优温控体系中,如陀螺温
控体系

自习惯广义猜想
及操控

鲁棒性强,操控精度高

医用温度操控,如微波热疗中的 温度
操控

含糊、神经网络

含糊操控鲁棒性强。动态呼应与上升时
间快,超调小,PID操控器的动态盯梢
质量好和稳态精度高

具有较太的滞后性,非线性、时定性的
温度操控体系,如高分子聚合 物反响
温度操控等

含糊、神经网络
和遗传操控

完结温度随外界搅扰条件的乏化,实时的
调理网络和操控规矩的功用,具有杰出
的温度盯梢功用和抗搅扰才干

对升温速度和恒温进程的精度恳求较高
的操控体系,如淬此炉温度操控等

将线性与非线性操控相联络。使温度能满意用户的精度恳求是温控体系的终究意图。在实习运用中,依据详细的运用场合、不相同的加热方针、不相同的操控恳求和操控精度,挑选不相同的操控办法。

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