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        實(shí)際中被控系統(tǒng)具有非線性、時(shí)變性、時(shí)滯性，且由于噪聲、負(fù)載擾動(dòng)等因數(shù)的干擾，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型或引起對(duì)象數(shù)學(xué)模型的改變，造成控制精度達(dá)不到要求。肯富來水泵發(fā)現(xiàn)模糊PID算法正是避免了對(duì)象的數(shù)學(xué)模型建立，就能達(dá)到快速、高精度的控制效果。實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，對(duì)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(shí)時(shí)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(jì)

        由于水泵在運(yùn)行中波動(dòng)較大，特別是啟動(dòng)過程，這就要求使用模糊算法。為了避免復(fù)雜的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(yùn)算周期短，對(duì)PLC的性能要求要低很多，這在實(shí)際中會(huì)節(jié)省一大部分硬件投資。這在實(shí)際中也是最需要的簡(jiǎn)單、快速和高精度的控制算法。

        2.水壓控制閉環(huán)設(shè)計(jì)

        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(yùn)算規(guī)則去修改各種控制參數(shù)。具體實(shí)現(xiàn)如下:

        根據(jù)水壓檢測(cè)值和實(shí)際值的偏差，包括正偏差和負(fù)偏差，根據(jù)偏差的大小化分為負(fù)大、負(fù)中、負(fù)較小、負(fù)小、零、正小、正較小、正中、正大9個(gè)模糊子集。同樣根據(jù)轉(zhuǎn)速大小將轉(zhuǎn)速分為6個(gè)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(shí)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(jìn)行控制。

        佛山水泵廠指出模糊推理規(guī)則有如下：

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

        (2)當(dāng)水壓偏差相當(dāng)小(零)的時(shí)候，使調(diào)節(jié)器輸出為零。

        (3)當(dāng)水壓偏差較小時(shí)，取小些，反之取大些，這樣可以兼顧系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能，同時(shí)考慮當(dāng)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(dāng)水壓偏差較大時(shí)， 取大些，減小積分作用，而且綜合考慮電機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速低時(shí)取小些，增強(qiáng)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(qiáng)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(shí)適當(dāng)提高，增強(qiáng)微分作用。同樣在轉(zhuǎn)速高時(shí)提高有利于系統(tǒng)性能的改善。