基于自适应模糊PID的输液温度控制系统研究

作     者：张中卫 杨彦奇 杨海坤 ZHANG Zhongwei;YANG Yanqi;YANG Haikun

作者机构：河南理工大学物理与电子信息学院河南焦作454000 

出 版 物：《河南理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of Henan Polytechnic University（Natural Science）)

年 卷 期：2023年第42卷第3期

页      面：137-145页

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61405055) 河南省科技攻关项目(192102310359) 河南省高校基本科研业务费专项项目(NSFRF210405) 河南理工大学博士基金资助项目(B2014-026) 

主　　题：模糊PID 温度控制 单片机 MATLAB仿真 自动控制技术 

摘      要：在寒冷季节对输液的药液进行加热,使其保持在一定温度范围内是非常有必要的。针对输液过程中的实际需求,基于自适应模糊PID算法研制用于输液的温度控制系统。首先,通过分析输液加热的特点,利用MATLAB/Simulink仿真工具箱搭建PID、自适应模糊PID的输液温度控制模型,进行仿真对比实验,验证模糊PID算法用于温度控制的优越性;然后,以STM32单片机为主控制器、NTC热敏电阻为温度传感器,结合帕尔贴式温控加热元件,设计并实现基于模糊PID算法的硬件实验电路。结果表明,模糊PID算法与PID算法相比具有响应速度更快、超调量更小的优点,当设定起始温度15℃、目标温度34°C时,模糊PID控制器能够在72 s左右到达稳定,最大超调量为2.1%,控制效果优于传统的PID控制算法,在输液液体温度控制中具有良好的应用前景。