模糊PID控制在柠檬酸发酵过程中的应用(3)

河北科技大学学报

根据温度对象特性 在Ｍａｔｌａｂ环境下对控制系统进行了仿真研究。系统结构图如图４所示。

图４带积分分离的模糊ＰＩＤ控制系统框图

Ｆｌｇ ４Ｓｙｓｔｅｍｄｊ８９’ａｍｏｆｆ啪ｙ—ＰＩＤｗ１幽ａｐａｒｔｏｆＩｎｔ。ｇｒａｌ

其中模糊控制器框图如图５所示。

图５模糊控制器框图

Ｆ１９５Ｄ１８９ｒａｍｏｆｆｕｚｚｙ∞ｎｔｒｏ【Ｉｅｒ

采用简单模糊控制器时．为提高控制精度，输入输出变量的隶属函数分布如图６所示；在模糊复合控制中，输人输出变量的隶属函数分布如图７所示，即采用等量化因子分布。

图６变量化因子隶属函数分布圈图７等量化因子隶属函数分布图

Ｆ１９．６ＤｌａｇｒａｍｏｆｍｅｍｂｅｒｓｈｌｐＦ１９．７Ｄ１８９ｒａｍｏｆｍｅｎｌｂｅｒｓｈ‘ｐ

ｗｌｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒＷＬｔｈ∞ｎｓｔａｎｌｆａｃｔｏｒ

３．３仿真结果

仿真结果如图８～１１所示。

图８为常规ＰＩＤ控制对发酵罐温度给定值为阶跃输入．对象特性变化时的闭环响应曲线。从图中可以看出由于调节器参数不变，调节效果明显变差。当＾由８减小到２时，系统振荡严重，超调量从１．３增加到２，调节时间从６增加到１６。

图９为模糊控制器作用下，对象特性参数变化的闭环响应曲线。基本模糊控制系统在不同ｊ＝．况下，模糊控制器的超调量减小，调节时问比ＰＩＤ控制时明显缩短，当ｌ取８时为【）．７，但稳态误差比ＰＩＤ作用时明显增加。同时由于比例因子不变，控制效果随＾的变化而下降。

图１０为利用简单切换开关的模糊一ＰＩＤ控制策略用于被控对象时的闭环响应曲线。由图可以看出，对同样的＾值．超调量比常规的ＰＩＤ作用明显降低．但调节时问不理想。例如当女取８时，超调量为Ｏ．３５，调节时间为８。系统由于模糊和ＰＩＤ控制之间在切换点附近的来回切换，造