[发明专利]基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法

说明书

本发明提供基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法，具体步骤如下：1)进行恒温水浴槽温度阶跃曲线的测定；2)建立恒温水浴槽温度数学模型；3)通过模糊PID控制算法进行控制；本发明将模糊PID控制系统应用于恒温水浴监控系统中，对提高系统的稳定性、改善系统的动态性能、增强系统的调节水平、提高控制效率、保证测量质量、节约能源具有重大意义。

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别是涉及基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法。

背景技术

目前，在人们的日常生活和工业生产当中会用到许多的温度传感器，不同种类的温度传感器有着不同的适用范围和测量精度，对温度传感器精度的测量和校准也是一个重要的发展方向。目前，对于温度范围在0℃-100℃的温度传感器的校准，恒温水浴的应用最为广泛。较为常见的恒温水浴大多采用PID控制方式，而用于校准的恒温水浴监控系统是一个具有滞后和惯性特征的难控系统，常见的PID控制方式对于这种不具备线性描述和复杂模型的系统来说，难以满足其控制要求。模糊PID控制系统是PID控制和模糊控制的优点组合到一起，具有超调量小、调节时间短、抗干扰能力强、适应性高等优点，因此申请人提供一种基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法，将模糊PID控制系统应用于恒温水浴监控系统中，对提高系统的稳定性、改善系统的动态性能、增强系统的调节水平、提高控制效率、保证测量质量、节约能源具有重大意义。

为达此目的，本发明提供基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法，其特征在于；

所述基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法的恒温水浴槽监控系统为单输入、单输出的系统，所述系统具有纯滞后环节和自平衡，其数学模型表示可以使用一阶的系统加纯滞后环节来描述，传递函数为：

上式中：K—表示静态增益，T—表示时间常数，τ--表示纯滞后时间；

所述基于前馈反馈模糊自整定PID控制算法的恒温水浴控制方法，具体如下；

1)进行恒温水浴槽温度阶跃曲线的测定；

当被控制对象或者被测系统从一个稳定的状态到另一个稳定的状态的过程中，其动态特性才会表现出来，所以，想要测量系统的动态特性，就必须让系统处于变化的状态下，采用了时域测定的分析方法对系统进行测量；

首先，对被控对象输入一个阶跃信号，测量其输出的响应变化曲线，再对响应曲线进行分析，从而得出确定被测定对象的传递函数；

2)建立恒温水浴槽温度数学模型；

在求解恒温水浴槽系统的传递函数时，通过实验确定带纯滞后的一阶系统的时间常数T，当t＝τ+T时，输出达到系统终值的63％，当t＝τ+1/2T时，输出达到系统终值的39％，

具体如下：

(1)通过实验数据表绘制响应曲线；

(2)在响应曲线上取两点h(t₁)和h(t₂),这两点满足公式2；

其中h(∞)为响应曲线的稳态值；

(3)由实验数据的h(∞)＝11.9，由式2计算得；

(4)由步骤2可以在图表中查的得到t₁＝928和t₂＝1760；