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        實際中被控系統(tǒng)具有非線性、時變性、時滯性，且由于噪聲、負載擾動等因數(shù)的干擾，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型或引起對象數(shù)學(xué)模型的改變，造成控制精度達不到要求。肯富來水泵發(fā)現(xiàn)模糊PID算法正是避免了對象的數(shù)學(xué)模型建立，就能達到快速、高精度的控制效果。實驗中證實，對于被控量大起大落的情況需要模糊PID算法，它能使被控量在線實時調(diào)整到高精度，從而起到快速調(diào)節(jié)的作用。

        1.轉(zhuǎn)速閉環(huán)軟件設(shè)計

        由于水泵在運行中波動較大，特別是啟動過程，這就要求使用模糊算法。為了避免復(fù)雜的計算與實驗，本設(shè)計提出了一種雙模糊控制算法。

        將偏差E，偏差變化率EC和控制量U的論域都取為：

        E=EC=U={-3，-2，-1，0，1，2，3｝

        雙模糊控制算法在本實驗系統(tǒng)中有著良好的控制效果。它具有非常短的過渡過程，轉(zhuǎn)速只有±3‰的偏差，并且PLC的運算周期短，對PLC的性能要求要低很多，這在實際中會節(jié)省一大部分硬件投資。這在實際中也是最需要的簡單、快速和高精度的控制算法。

        2.水壓控制閉環(huán)設(shè)計

        為了提高控制精度，加快系統(tǒng)的響應(yīng)能力，水壓外環(huán)采用模糊控制PID控制策略，根據(jù)模糊推理和模糊邏輯運算規(guī)則去修改各種控制參數(shù)。具體實現(xiàn)如下:

        根據(jù)水壓檢測值和實際值的偏差，包括正偏差和負偏差，根據(jù)偏差的大小化分為負大、負中、負較小、負小、零、正小、正較小、正中、正大9個模糊子集。同樣根據(jù)轉(zhuǎn)速大小將轉(zhuǎn)速分為6個模糊子集，再分別以水壓偏差和轉(zhuǎn)速大小為行和列形成模糊控制量表。

        其中，U(n)—PID控制器的控制量輸出；e(n)—系統(tǒng)給定值與采樣值之偏差—比例因子；T—采樣周期；—積分時間常數(shù)；—間常數(shù)：△—差分算子。

        所以一共有三張模糊量控制表，分別進行控制。

        佛山水泵廠指出模糊推理規(guī)則有如下：

        (1)當水壓偏差較大(正大和負大)時，使得積分環(huán)節(jié)失效，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。

        (2)當水壓偏差相當小(零)的時候，使調(diào)節(jié)器輸出為零。

        (3)當水壓偏差較小時，取小些，反之取大些，這樣可以兼顧系統(tǒng)的動靜態(tài)性能，同時考慮當前轉(zhuǎn)速，速度較大，取大些，以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。

        (4)PID積分的作用在于消除靜態(tài)誤差，但它具有滯后特性，因此，當水壓偏差較大時， 取大些，減小積分作用，而且綜合考慮電機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速低時取小些，增強積分作用。

        (5)PID微分的作用在于加快系統(tǒng)響應(yīng)，減小超調(diào)量，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，但不利于抑制外界干擾。因而水壓偏差大時適當提高，增強微分作用。同樣在轉(zhuǎn)速高時提高有利于系統(tǒng)性能的改善。