[发明专利]工业环境高精度空调的模糊PID控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是空调自动化控制领域，具体涉及的是一种工业环境中的空调的模糊PID控制方法及装置。

背景技术

常规的空调控制常采用PID控制器来控制空调的温度、湿度、压差。比例-积分-微分(PID)控制器是在工业过程控制中最常见的一种控制调节器，它是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的，系统由PID控制器和被控对象组成。

常规PID控制原理如图1所示。PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值u(t)构成控制偏差：e(t)＝r(t)-u(t)

将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称为PID控制器。其控制规律为

u(t)=Kp[e(t)+1Ti∫01e(t)dt+Td×de(t)dt]]]>

式中 Kp——比例放大倍数；Ti——积分时间；Td——微分时间。

常规PID控制器结构简单，具有一定的鲁棒性，容易实现，稳态无静差，控制精度高，能满足大多数工业过程的控制要求。但是常规PID控制器存在很大的局限性，它主要是针对线形控制的领域以及可建立精确数学模型的控制系统。如通过实验室中高精度空调的应用，常规控制的温度控制范围在21.6℃-24.4℃，对比实验室的房间温度设计22℃-24℃的要求是无法满足。

工业环境高精度空调要求恒温、恒湿、严格的正负压，它的控制对象中温湿度属于热工对象，数学模型无法建立。另外由于控制过程不同程度的存在非线性、滞后、参数时变性和模型不确定性，因而在对工业环境高精度空调的温度和房间压差的控制采用常规PID控制是无法取得满意的控制效果的，因此我们引入模糊控制来实现。

发明内容

本发明目的是在于解决工业环境高精度空调温度、湿度、压差控制的精度问题，而提供一种在常规PID控制器中引入模糊控制，综合利用常规PID控制器和模糊控制器的特性来提高工业环境高精度空调温度、湿度、压差控制精度的工业环境高精度空调的模糊PID控制方法及装置。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

工业环境高精度空调的模糊PID控制方法，其方法为：选择模糊PID控制器的输入量为期望值与实际输出的偏差e和偏差变化率ec(E和EC分别是e和ec经过输入量化后的语言变量)，建立参数Kp、Ki、Kd同偏差绝对值和偏差变化绝对值间的二元连续函数关系，输出量为PID参数的修正量ΔKp、ΔKi、ΔKd；确定PID三个参数与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec，再根据模糊控制原理对三个参数进行在线调整，使PID控制器获得新的Kp、Ki、Kd后，对控制对象输出相应的控制，以满足在不同系统偏差e和偏差变化率ec时对控制器参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能。

进一步，利用三角形隶属函数图求出在E和EC量化区间上的隶属度，并根据求得的隶属度进行参数规整，再根据模糊控制规则进行相应的推理计算，得到ΔKp、ΔKi、ΔKd的精确调整值。

进一步的，PID参数通过模糊推理和模糊计算得到ΔKp，ΔKi，ΔKd的精确调整值，并根据调整算式实现不断地在线调整。

所述PID参数的调整算式为：

Kp＝KpO+ΔKp，Ki＝KiO+ΔKi，Kd＝KdO+ΔKd

式中KpO、KiO、KdO是Kp、Ki、Kd的初始值。