[发明专利]基于模糊PID控制的天然气调压系统

说明书

本发明涉及燃气调压控制技术领域，具体涉及基于模糊PID控制的天然气调压系统,包括天然气调压机构，所述天然气调压机构包括调节阀与传感器，所述调节阀安装在天然气传输管道上，所述调节阀阀后端与传感器一端相连接，还包括模糊PID控制机构，所述模糊PID控制机构对天然气调压机构进行调压控制，模糊PID控制机构安装在调节阀阀前端；所述模糊PID控制机构输入信号端与传感器另一端连接。本发明将模糊PID控制理念引进形成模糊PID控制机构，将模糊PID控制机构加入到天然气压力控制系统中，使得天然气调压更加迅速并且稳定。

技术领域

本发明涉及天然气调压控制技术领域，具体涉及基于模糊PID控制的天然气调压系统。

背景技术

目前国内的天然气调压站对压力的调节的主流方式都是使用人工手动调节方式，自动化 集成水平较低。因为该方式现场不需要布线，前期投资较少，所以在城市门站等项目上还继 续使用该模式。但是由于存在诸多弊端，例如控制精度低、反应时间不定、后期的运营成本 较高、控制室不能实时监控等。科学技术的不断发展要求天然气调压站对压力的调节能够达 到科技含量较高的水平，对压力稳定也要求反应时间更加快速、波动范围更小。那么，使用 人工手动调节的工作方式已经脱离了时代的进步，应开发出新的压力调节方式取代目前的方 式。

控制领域经典控制方法之一就是PID控制，PID调节具有容易操作，算法简单、应用的 领域广泛等诸多好处，尽管在科学飞速发展的今天仍占有一席之地。PID调节的设定具有三 个参数Kp、Ki、Kd，其中，Kp代表着PID控制当中的比例调节，Ki代表着PID控制当中的积分调节，Kd代表着PID控制当中的微分调节；PID调节的控制只需要对这三个参数进行设定就可以进行调节控制。PID调节的控制的效果，由这三个参数所决定的。如果想更改PID控制，只需更改这三个参数。如果当管道当中的天然气的压力、流量发生变化时，极大的会影响PID设定的参数，需要及时更新参数来满足稳定运行的要求。所以，单纯的采用常规的PID 控制，基本实现不了所要完成的功能。

而控制领域另一控制方法是模糊控制，模糊控制与常规的控制方式有所不同，模糊控制 的实现不需要知道精细的数学逻辑，并且模糊控制的原理与PID控制比较，此种控制方式具 有反应速度快，响应时间短等特点。模糊控制应用的领域越来越多，在我们周围越来越常见。 控制规则是实现模糊控制首要完成的，控制规则就是人类对所要实现的模糊控制进行一个总 结。但是当被控对象面对非线性、大时滞、干扰严重等控制过程时，控制规则的总结很难实 现。所以，单独使用模糊控制来控制调压系统，仍存在一些弊端，最终效果也不是十分理想。

针对天然气压力的特性，如何能够合理的调节压力是关键问题。如果单独使用PID调节 控制方式，由于不能准确设定参数，导致响应速度慢，难以达到所想要的结果；如果单独使 用模糊控制方式，消除稳态误差是一个难点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明构想一种控制方式，将这两种控制方式结合起来，利用各 自控制方式的优点相结合实现天然气压力调节的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于模糊PID控制的天然气调压系统，包括天然气调压机构，所述天然气调压机构包括 调节阀与传感器，所述调节阀安装在天然气传输管道上，调节阀阀后端与传感器一端相连接， 还包括模糊PID控制机构，所述模糊PID控制机构对天然气调压机构进行调压控制，模糊PID 控制机构安装在调节阀阀前端；模糊PID控制机构输入信号端与传感器另一端连接。

进一步地，所述模糊PID控制机构包含模糊控制模块与PID控制模块，模糊控制模块利 用PID控制模块的三个参数K_p、K_i、K_d建立与控制偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系， 并且根据模糊控制的原理对PID控制的K_p、K_i、K_d三个参数进行实时纠正。