变论域模糊PID在空压机控制中的应用研究

作     者：郑文翰 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹金慧

授予年度：2013年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：空气压缩机 模糊控制 模糊PID 变论域模糊PID 

摘      要：压缩空气在工业应用领域被认为是仅次于电力的第二大动力能源,又是多种用途的工艺气源。其应用领域遍布冶金、化工、烟草、机械、医药、食品等行业。空压机系统作为压缩空气气源发生系统,具有时变、非线性等特点,很难建立精确的数学模型。 常规PID参数调整需要依靠现场工作人员的经验知识及相关领域的专家知识。对没有精确的数学模型的复杂控制对象而言,传统的PID控制技术不能很好满足控制要求。模糊控制因其结构简单、不需要被控对象的数学模型等优点而得到广泛应用。本文主要将模糊数学相关知识应用于空压机的压力控制。模糊自适应PID控制器中,控制系统输出向零接近时,初始论域的模糊划分变得粗糙,影响系统的控制精度。针对该问题,将变论域思想引入到模糊自适应PID控制中。并用模糊推理的方式改变论域伸缩范围,以达到论域随系统的变化而调整的目的。本文所做的主要研究工作如下： 1.本文针对空压机输出压力变化情况,设计了以压力差和压力差变化率为输入,以压缩机电机频率为输出的模糊控制器。 2.针对模糊自适应PID控制中模糊规则不变影响控制精度的问题设计了变论域模糊PID控制器,运用模糊推理的方式描述论域的变化规律。通过伸缩因子调节器在线调节输入输出论域。 变论域模糊控制是近年来新兴的研究领域。从实验结果来看变论域模糊PID技术方案是可行的,该方法具有一定的实用性、推广性,为以后空压机控制系统设计提供了理论依据,具有一定的参考价值。