[发明专利]一种基于模糊PID控制的柴油机尾气颗粒浓度检测装置

权利要求书

1.一种基于模糊PID控制的柴油机尾气颗粒浓度检测装置，包括气体流速传感器(2)、主控板(3)、电动流量阀驱动电路(4)、电动流量阀(6)、流量泵(7)，柴油机尾气颗粒传感器(1)，所述流量泵(7)与主控板(3)相连接，所述气体流速传感器(2)安装于气路通道上，所述气体流速传感器(2)与所述主控板的第一A／D模块(3.1)相连接；所述柴油机尾气颗粒传感器(1)与主控板上的第二A／D模块(3.2)相连接，所述主控板(3)通过输出PWM信号电路与所述电动流量阀驱动电路(4)相连接，所述电动流量阀(6)与电动流量阀驱动电路(4)相连接；其特征在于：柴油机尾气颗粒浓度装置采用模糊PID控制系统：包括输入模块(11)，模糊控制模块(12)，PID控制模块(13)；相对应的输入模块(11)采用触摸屏(5)及相应电路，PID控制器执行机构采用电动流量阀(6)；

所述主控板上的控制器(3.3)以给定的气体流速值与气体流速传感器测量值的偏差e和偏差变化率△e作为输入变量，PID控制器的参数Kp、Ki、Kd作为输出量，对PID调节器进行控制，从而使给予柴油机尾气颗粒传感器(1)的气体流速稳定，该模糊PID控制算法包括如下步骤：

1)、向控制器(3.3)设定变量m，所述气体流速传感器电压信号f进行比较，偏差为e；偏差变化率△e=e(n)-e(n-1)；PID控制器的参数Kp、Ki、Kd作为输出量，对PID调节器进行控制，最终输出量u；

2)、将输入变量偏差e，偏差变化率△e，输出量Kp，Ki，Kd进行模糊化；e,△e,Kp，Ki，Kd的模糊域为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}；e、△e的域为{-3，-2，-2，-1，0，1，2，3}；Ki，Kp，Kd的论域为{-4.5，-3，-1.5，0，1，3，4.5}；

3)、本控制器的控制规则形式为IfE and△E Then U，控制规则采用模糊推理合成法，分别为IF e and△e，Then Kp；IF e and△e，Then Ki；IF e and△e，Then Kd；

4)、通过模糊推理得到的为模糊集合，采用最大隶属度法进行反模糊化；

5)、依据PID参数整定原则及经验总结，可以得到输出量u：

u=Kpe(n)+KiΣi=0i=ne(i)+Kd[Δe(i)].]]>

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID控制的柴油机尾气颗粒浓度检测装置，其特征在于：所述柴油机尾气颗粒传感器(1)，包括传感器本体、光路、光源驱动电路(1.1)、光电信号接收电路、信号处理电路、信号输出电路(1.9)，所述光路包括调制光源(10)，所述调制光源(10)发出光束的前进方向依次设有透镜(8)、光阑(15)、光敏区(16)，所述光源驱动电路(1.1)为光源PWM脉冲调制信号发送电路，所述光电信号接收电路为具有微分放大能力的电压放大型电路(1.2)，包括放大器和光电二极管以及电容和电阻，所述电阻和光电二极管位于放大器的正相输入端，所述电阻电容在放大器负向输入端组成微分放大器；所述信号处理电路为选频放大电路(1.3)和锁相放大电路(1.4)，所述选频放大电路(1.3)位于所述电压放大型电路(1.2)和锁相放大电路(1.4)之间，所述锁相放大电路(1.4)包括鉴相器(1.5)、低通滤波器(1.6)和参考信号电路(1.7)，所述鉴相器(1.5)输入的两个端口分别与所述选频放大电路(1.3)和低通滤波器(1.6)输入端相连接，所述鉴相器(1.5)的输出端与所述信号输出电路(1.9)相连接，所述低通滤波器(1.6)输入端与参考信号电路(1.7)相连接。