应用研究
pH过程模糊PID控制的研究
覃彦之
（桂林理工大学机械与控制工程学院广西桂林514004）
款事执术都a用
摘要：pH过程控制一直是工业过程控制中的难题之一，本文从智能控制的基本思想出发，给出一种白速应模期PID控制器，采用MATLAB 遵行了仿真，仿真结果表明，相对于传统PID控制器，模期PID控制器其有上升时调快、超调量小的特点，满足系统的控制要求，使得pH过程达到较好的控制效果。
关键调：pH过程模糊PID控制仿真
中图分类号：TP273 1、引膏
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2011)08-0050-02
2.3录属度函数的确定
随着工业生产过程的发展，现代工业自动控制系统对控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高。面被控对象的复杂性及不确定性又难以用精确的数学模型来描述。而传统控制是基于被控对象精确模型的控制方式。因此传统控制在工业生产中难以奏效。
智能控制是通过仿人的智能从而实现对复杂不确定性系统的
有效控制，在处理工业生产过程的复杂控制时，比传统控制等先进有效。PH过程控制虽然已经广泛应用于轻工化工、生物医学、环境监测及废水处理等领城，但是pH过程的控制一直是工业过程控制中的难题之一。其主要原因在于：酸碱中和反应中的pH滴定曲线具有严重的非线性特性，在中和点附近具有极高的灵敏度，并且反应过程具有时潜特性，这些难题给PH控制带来极大困难。本文从智能控制的基本思想出发，利用模期控制规则在线对PID参数进行修改，构成自适应模PID控制器，使得pH过程达到较好的控制效果， 2、模糊PID控制器设计
2.1控制系统结构
典型的自适应模期PID控制系统包括一一个常规PID控制器和一个模期控制器，以误差e和误差变化率ec作为输人，3个PID参数Kp、 Ki，Kd的变化值作为输出，可以满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定的要求，利用模期控制规则在线对PID参数进行修改，构成了自适应模糊PID控制器，其结构如图1所示。
携捷 Kikd
PID
Seldt
控照
图1模糊PID控制结构图
2.2PID参数的整定原则
对
从系统的稳定性，响应速度，超调量和稳定精度等各个方面来考虑，针对不同的e和ec，Kp，Ki，Kd的整定原则为：
(1)当e较大时，为使系统具有较好的跟踪性能，应取较大的K 与较小的Kd，同时为遵免系统响应出现较大的超调，应对积分作用加以限制，通常取Ki-0。
(2)当e和ec中等大小时，为使系统具有较小的超调，Kp应取小一些，在这种情况下，Kd的取值对系统的影响较大，应取小一些，Ki 的取值要适当。
(3)当ie较小时，为使系统具其有较好的稳定性能，Kp和Ki均应取大些，同时，为避免系统在设定值时出现震荡，并考虑系统抗干扰的性能，当lec较大时，Kd可取小些：lec较小时，Kd可取得较大些。
50 万发数据
本文设计的自适应模糊控制器是以PH值的误差e和误差变化 ec作为输入语言变量，以PID参数的增量Kp，Ki与Kd作为输出语言变量。为提高系统的控制精度，变量均采用七段式模期子集：负大、负中、负小,零、正小、正中,正大，
即模翻语言值为：INBNMNSZEPSPMPB!
通过理论计算和实验数据分析相结合的方法，确定了变量的基本论域范围。e的基本论域为[-3,3];ec的基本论域为[-3,3],Kp的基本论域为(-3,3].Ki的基本论城为[-0.06,0.06]:Kd的基本论城为[-0.06，0.06].输入变量、输出变量都采用均匀分布的三角形束属函数。
2.4模棚控制规则的语言描速
根据参数KP、Ki和Kd对系统输出特性的影响情况，归纳出在不同的e和ec时，被控参数Kp.K和Kd自整定要求，从面可得模糊控制规则为：
(1)If(e is NB)and(ec is NB)then(Kp is PBKKi is NB)(Kd is PS)(1)
(2)If(e is NB)and(ec is NM)then(Kp is PBXKi is NB)(Kd is NS)(1)
(3)If(e is NB)and(ec is NS)then(Kp is PM)Ki is NM)(Kd is NB)(1)
(4)If(e is PB)and(ec isPB)then(Kp is NB)(Ki is PB)(Kd is PB(1)
3、模期PID控制器的仿真结果及分析
在实际的工业生产中，有很多都属于二阶系统，PH过程控制仿真时选择的被控对象的传递函数为带有滞后的二阶对象：
G(s) =
Ke
(1+ sD(1+s') PH
2
XY
a
图2pH过程的PID控制
(1)
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