模糊PID控制在柠檬酸发酵过程中的应用(2)

第４期宋雪玲等模糊一ＰＩＤ控制在柠檬酸发酵过程中的应用３５行控制系统的设计。

２．１常规ＰＩＤ控制设计种于

ＰＩＤ控制作为一种传统的控制策ｌ

略．具有控制方式简单、无稳态误差等薹干粉—叫菌—叫却—斗发酵 一无茁空气特点。但随着对象特性的变化，调节器Ｔ

参数不变时，其适应能力变差。村擞畦叠酵寝

２．２模糊控制器设计

模糊控制作为一种新型的控制方图１柠檬酸发酵Ｉ艺流程

式，可以把人的经验形式化，模型化．变Ｈｇ．１Ｔｅｃｈｍｃｑｕｅｆｌ。ｗｏｆｃｌｔｒ－ｃａｃ｜ｄｆｅｒｍｅｎｔａｔ㈨

成计算机可以接受的控制模型，从而实现让计算机代替人进行有效的控制。因此这种控制方式特别适合对象具有不确定性系统．具有快速性和超调量小的特点，但其控制精度有限。其原理框图如图２所示。

２．３带积分分离的模糊ＰＩＤ软开关控制器设计

模糨一ＰＩＤ控制器设计方案的思想是充分发挥

模糊控制器快速、超调量小的优点和常规ＰＩＤ控

制．克服余差的优点使其控制系统在整个发酵过程

中都能较好的满足控制要求。即在偏差较大时采用图２模糊控制器的结构框图模糊控制，在偏差较小时采用ＰＩＤ控制，使其发挥Ｆ嗦．２ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｌｏｎｄ１８９ｒａｍｆｕｚｚｙ∞ｎｔｒｏｌｌＰｒ各自的优点。但在如果采用开关简单切换的办法，很

容易由于两作用在切换点附近相互切换而给

系统带来附加的干扰。因此在选择控制方案

时．既要考虑切换点的取值又要考虑切换点

的平稳。基于此种考虑，笔者采用了死区和饱叫一圈弓÷匝，！畴几ｒ园刍÷呼ｏｆ

和非线性组成模糊控制和ＰＩＤ控制的转换开

关，如图３所示。在整个控制过程中，ＰＩＤ一 直Ｌ圈三卜（刊

发挥作用，为了避免出现积分饱和引起的超图３转换控制开关结构图

调量增加、调节时间延长，采用积分分离的Ｆｌｇ．３Ｄｉ８９ｒａⅢｏｆｔｒａｎｓｋｒｃｏｎｔｒｏｌ…ｔｃｈＰＩＤ控制。

３仿真

３．１对象简介

以５０立方米的发酵罐为例，通过现场测试得到以温度控制对象时系统的传递函数为Ｇ㈨一面‰

其中输八为冷水流量，输出为发酵罐内温度．＾为系统静态放大倍数，其值随发酵过程所处阶段的不同．会产生较大的变化。在发酵初期，有少量的菌种开始繁殖，产生的发酵热少。而到了中期和后期，生长和不断成熟的菌体产生大量的发酵热，使其静态放大倍数下降。由此可见发酵过程的温度对象不仅与其他温度控制一样，具有较大的滞后．且其静态放大倍数也随发酵过程的进行而改变．即具有非线性特性。３．２仿真结构