一种基于模糊自适应控制器的温度控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于模糊自适应控制器的温度控制方法，由模糊自适应控制器、三相调压模块、加热模块、温度传感器实现，其中模糊自适应控制器由广义预测控制和模糊控制组成。本发明通过将广义预测控制和模糊控制结合，产生了模糊自适应控制器，根据系统不同的误差情况，由模糊自适应控制器自行选择广义预测控制或者模糊控制实现对加热系统的灵活控制，使加热更加均匀，温度控制更加精确，从而提高工业生产效率。
【专利说明】一种基于模糊自适应控制器的温度控制方法【技术领域】:
[0001]本发明专利涉及一种温度控制方法，尤其涉及模糊自适应控制器的设计。
【背景技术】:
[0002]在工业生产中，某些加工工艺对加热温度有着严格的要求，温度过高或者温度过低都可能造成不可估量的损失，所以如何严格控制温度成了一个重要问题。普通控制的电加热器有一个较宽的加热范围，当工业生产对温度控制要求较高时，普通控制的电加热器往往不能满足比较精确的控制要求，而且在一些工业生产中使用普通控制的电加热器容易造成受热不均，导致加热效果不佳。
[0003]在一些需要人工投料的生产当中，很难保证每次进料重量与体积的均匀性，造成系统模型参数不确定，同时普通控制的电加热系统本身具有大滞后、非线性的特点，采用常规PID控制，性能很难得到保证。 [0004]广义预测控制和模糊控制很好地弥补了普通加热系统中的大滞后、非线性的缺点。通过将广义预测控制和模糊控制结合，能够实现较为灵敏的输出控制和温差缩小的基本目标，且系统鲁棒性强，同时有利于产品均匀加热，达到较好的加热效果。
【发明内容】
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[0005]本发明是以模糊自适应控制器为核心的。通过将广义预测控制和模糊控制结合，产生了模糊自适应控制器，根据系统不同的误差情况，由模糊自适应控制器自行选择广义预测控制或者模糊控制，实现对加热系统的灵活控制，使加热更加均匀，温度控制更加精确，从而提高工业生产效率。
[0006]本发明专利采用的技术方案是:
[0007]—种基于模糊自适应控制器的温度控制方法，由模糊自适应控制器、三相调压模块、加热模块、温度传感器实现。
[0008]模糊自适应控制器由广义预测控制和模糊控制构成。
[0009]模糊自适应控制器有一个软开关E0,E0可为常值、变量或函数，当误差|e|≤E0，开关切换到广义预测控制；当误差|e| > E0，开关切换到模糊控制。
[0010]广义预测控制是基于CARMA模型的广义预测控制，被控对象的CARMA模型可表示成:
A(z_1)y (k) = z_dB (z_1) u (k) +C(z_1) ξ (k),
式中y(k)、u(k)、ξ (k)分别表示输出、控制量和白噪声，当式中参数未知时可采用带遗忘因子递推增广最小二乘法进行参数估计，d为纯延时，且:
【权利要求】
1.一种基于模糊自适应控制器的温度控制方法，其特征在于:所述控制方法由模糊自适应控制器(I)、三相调压模块(2)、加热模块(3)、温度传感器(4)实现。
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊自适应控制器的温度控制方法，其特征在于:所述的模糊自适应控制器(I)包括广义预测控制(5 )和模糊控制(6 )。
3.根据权利要求2所述的模糊自适应控制器(1)，其特征在于:模糊自适应控制器(I)有一个软开关，可为常值、变量或函数，当误差，开关切换到广义预测控制(5);当误差，开关切换到模糊控制(6 )。
4.根据权利要求2所述的广义预测控制(5)，其特征在于:广义预测控制(5)是基于CARMA模型的广义预测控制，被控对象的CARMA模型可表示成:
A(z_1)y (k) = z_dB (z_1) u (k) +C(z_1) ξ (k), 式中y(k)、u(k)、ξ (k)分别表示输出、控制量和白噪声，当式中参数未知时可采用带遗忘因子递推增广最小二乘法进行参数估计，d为纯延时，且:
5.根据权利要求2所述的广义预测控制(5)算法设计为: 取初值，遗忘因子，控制参数N=8，控制加权矩阵为单位矩阵，输出柔化因数，广义预测控制算法如下: 1)米样当前实际输出和参考输出； 2)采用遗忘因子递推增广最小二乘法在线实时估计被测对象，即； 3)求解控制矩阵G; 4)计算并构造向量； 5)计算； 6)返回第一步，继续循环。
6.根据权利要求2所述的模糊控制(6)算法设计为: 控制系统中模糊控制器输入量是实测温度与期望温度的偏差和偏差变化率，其实际论域为，单位为摄氏度。
7.选量化因子，则X，Y的离散论域皆为[_3，-2，-1,O, I, 2，3]。
8.输出为三相调压模块(3)的控制电压U。
9.根据加热控制经验确定语言变量的隶属函数曲线。
10.本专利的模糊控制算法是基于查询模糊控制规则表的，选取控制量的基本原则是:当误差较大时，选择以尽快消除误差的控制量为主；当误差较小时，选择以可防止超调的控制量为主。
【文档编号】G05B13/04GK103941584SQ201310647493
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】薛运田, 陈帝伊, 张阳, 张振铎 申请人:西北农林科技大学