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《基于模糊自適應PID的恒溫箱控制系統(tǒng)設計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、·46·工業(yè)儀表與自動化裝置2013年第6期基于模糊自適應PID的恒溫箱控制系統(tǒng)設計湯方劍，和衛(wèi)星，張紅麗(江蘇大學電氣信息工程學院，江蘇鎮(zhèn)江212013)摘要：溫度控制系統(tǒng)是時變、非線性、多干擾的復雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)PID算法含有積分環(huán)節(jié)，導致系統(tǒng)響應緩慢，累積誤差大。該文通過對嬰兒恒溫箱的機理分析，建立數(shù)學模型，結(jié)合PID算法和模糊控制技術(shù)，設計出基于模糊自適應PID的車載嬰兒恒溫箱。實驗結(jié)果表明，模糊自適應PID控制較傳統(tǒng)PID控制，系統(tǒng)控制精度高，穩(wěn)定性好，動態(tài)響應速度快，抗干擾能力強。關鍵詞：車載嬰兒恒溫箱；模糊自適應PID控制；動態(tài)響應速度；抗干擾能力中圖分類號：R318．6文獻標志
2、碼：A文章編號：1000—0682(2013)06—0046—04DesignofincubatorcontrolsystembasedonfuzzyadaptivePIDTANGFangjian，HEWeixing，ZHANGHongli(SchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUniversity，JiangsuZhenjiang212013，China)Abstract：Temperaturecontrolsystemisatime—variant，non—linearandmulti—disturbancecorn—pl
3、exsystem，traditionalPIDalgorithmwithintegralpart，resultinginaslowsystemresponse，largeaccu—mulatederror．Inthispaper，thecontrolsystemofvehicle—mountedinfantincubatorisanalysed，ac—cordingtowhichthemathematicalmodelisconstructed．Furthermore，anoptimizeddesignofvehicle—mountedinfantincubatorbasedonfuzzy
4、adaptivePIDispresented，combinedwithPIDalgorithmandfuzzycontroltechnology．Theexperimentalresultshowsthattheproposedsystemismoreprecision，inorestability，fasterindynamicresponsespeed，andtheanti—jammingabilityisbetterthanthetraditionalPIDcontro1．Keywords：vehicle—mountedinfantincubator；fuzzyadaptivePID
5、；dynamicresponsespeed；anti—iammingability行熱交換。令Q為箱體加熱板的總加熱量，Q為箱0引言體向外散發(fā)的總散熱量，那么總加熱量和溫度的關系統(tǒng)的被控對象是車載嬰兒恒溫箱，因其用途系近似為：的特殊性，要求其動態(tài)響應速度快，控制精度高，穩(wěn)Q一Q==c(1)定性好。采用傳統(tǒng)的PID控制無法滿足要求，而將模糊控制和PID控制兩者結(jié)合起來，揚長避短，既有其中：為被加熱箱體空氣的總質(zhì)量；C為被加熱模糊控制靈活、適應性強的優(yōu)點又有PID控制精度空氣的比熱容；C為箱體內(nèi)空氣的熱容量；T為空氣高的特點J，能滿足系統(tǒng)的控制需求。溫度。由于箱體會不斷地向外界散失熱量，該熱量
6、可1嬰兒恒溫箱溫控系統(tǒng)數(shù)學模型的建立以表示為：在實際工程中，為了對被控對象的數(shù)學模型進Q=KA(T一To)(2)行簡化，溫度常常被作為集中參數(shù)來處理。要控制其中：K表示傳熱系數(shù)；A表示箱體與外界熱交換的箱體內(nèi)的溫度值，同時箱體內(nèi)溫度必然會與外界進表面積；T表示箱體外界的空氣溫度。箱體外殼會降低熱量向周圍空氣散失的速率，其散熱阻力被稱收稿日期：2013—05—11為熱阻。作者簡介：湯方劍(1986)，男，碩士研究生，主要從事智能榆測技術(shù)和特種電子儀器的研究。另外，箱體外殼散熱面積和傳熱系數(shù)越大，其熱2013年第6期工業(yè)儀表與自動化裝置·47·阻值越小，現(xiàn)用表示熱阻，則：溫度的變化量。由于輸入
7、量沒有增量，即令△Q=1，再對△進行歸一化，由飛升曲線得到K=R(3)-o．62。將式(2)和式(3)帶人式(1)中，可得到該模型的增量微分方程式：該曲線的微分方程為：Rc+△：△Q+△(4)()=T(OO)(1一e—下)t≥(9)考慮到實驗室空氣溫度不變，則△To=0，由式令=v(t0騙(4)可得：r0t<()={(10)c+△：Raq(5)L1一e一t≥因此在飛升曲線圖中選取2個時刻t。，和再對式(5)進行拉氏變換得
