基于模糊PID控制的小流量水温控制系统设计

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1、曩蠹。j誊誉0文章编号：1001—9944(2010)12—0033—04基于模糊PID控制的小流量水温控制系统设计张定学(武汉_T-业学院电气信息工程系，武汉430023)摘要：温度恒定是集热器性能测试的一个重要条件，其控制精度对测试结果有重大影响。文中设计了一套两级温度控制系统．该系统的次级温度调节采用了PID参数自调整模糊控制技术．使闭式循环管路中的小流量水温稳定在0℃～90℃的任意设定值上．其波动范围不超过±0．1℃。试验结果表明模糊PID控制能满足系统的要求，在响应速度、稳态精度及抗干扰能力等方面均优于传统的PID控制关键词：两级温度控制：模糊控制：PID参数自调

2、整；次级温度调节中图分类号：TP273文献标志码：ADesignofTemperatureControlSystemforLittleFluxBasedonFuzzy—PIDzHANGDing—xue(DepartmentofElectricalandInformationEngineering，WuhanPolytechnicUniversity，Wuhan430023，China)Abstract：Thesteadytemperatureisakeyrequirementinperformanceparameterstest，itScontrolprecisiongre

3、alyaf-fectsthetestresults．Atwo—stagecontrolsystemoftemperatureisdesignedinthepaper．TheFuzzytechnologyofPIDparametersself-tuningisusedinthesubtemperatureregulation．Thetemperatureoflittlefluxintheclosedlooppipecanbesatbilizedonagivenvalueintherangeof0qC～90℃bytheseschemes．Thecontrolerrorisles

4、sthan-+0．1℃。TheresultsshowsthatfuzzyPIDcontrolalgorithmcanmeettherequirements，Theperformancessuchasspeedre—sponse，steadyprecisionandanti-interferenceofthefuzzyPIDcontrolaresuperiortothoseoftraditionalPIDcontro1．Keywords：two—stagetemperaturecontrol；fuzzycontrol；PIDparametersself-tuning；thes

5、ubtemperatureregulation太阳能集热器综合性能测试系统要求在相同同．导致温度设定值也不相同，很难找到一个精确、的测试条件下检验不同厂家的集热器性能以便客有效的数学模型进行描述况且温度控制本身就具观地评定它们的性能优劣其中最关键的一条是要有升温单向性、大惯性、纯滞后、时变性等特点[53，就求流入其中水流温度的波动范围不超过±0．1qC．而更难用数学方法建立精确的模型和确定参数。因而水流量一般设定在0．01～0．080kg／s．m2的小范围内使用常规的PID控制方法很难完成这种任务。(由集热面积来决定)由于容易受到各种扰动因素模糊控制是～种非线性的智能控制方

6、法．具有的影响这种小流量水流的温度很难控制住本测试T作范围宽。适应性强的特点；它不依赖于控制对象系统是在室外工作的，一年四季当中，环境温度、风的数学模型．特别适合无法建模或很难建模的控制速、太阳的辐照度、空气湿度等各不相同．测试环境对象：它具有内在的并行处理功能，鲁棒性较强，对变化多样再加上不同厂家生产的集热器型号和面被控对象的特性变化不敏感：而且模糊控制器设计积各种各样．按面积大小设定的测试流量也各不相起来比较容易．算法较简单．运行速度快，实时性强。收稿日期：2010—09～30：修订日期：2010—10—12基金项目：UNDP(I~合国开发计划署)GEF(加速中国可再生

7、能源商业化基金)项目作者简介：张定学(1968一)，男，硕士，T程师，讲师，研究方向为智能控制技术在工业过程控制中的应用。自动化与仪表2010(12)图但常规的二维模糊控制器以误差和误差变化率为不超过±0．1℃输入变量，相当于PD控制器．不具备积分环节的作4)通过PID调节器来控制冷水泵的转速从而用，稳态控制精度较差(不能消除静态误差)，控制调节冷水流量的大小．以便控制冷浴交换器中的热较粗糙．难以达到精确控制的目标．尤其是在平衡量交换．进而使从集热器流回到恒温大水箱的水流点附近容易产生极限环振荡现象．存在0．07e