控制溫度常用方法

控制溫度常用方法

1、常規(guī)PID控制

PID控制即比例、積分、微分控制，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，常用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。原理如圖1。

圖1常見(jiàn)PID控制系統(tǒng)的原理框圖

明顯缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)PID參數(shù)整定麻煩，易受外界干擾，對(duì)于滯后大的過(guò)程控制，調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。其控制算法需要預(yù)先建立模型，對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響很難歸并到模型中。

在我國(guó)大多數(shù)PID調(diào)節(jié)器廠家生產(chǎn)的調(diào)節(jié)器均為常規(guī)PID控制算法。

2、模糊控制

模糊控制（FuzzyControl）是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制。原理如圖2。

圖2模糊控制系統(tǒng)原理框圖

3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制采用數(shù)理模型的方法模擬生物神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，用簡(jiǎn)單處理單元連接形成各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，并采用誤差反向傳播算法（BP）。原理如圖3：

圖3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的原理框圖

4、Fuzzy-PID控制

模糊控制不需知道被控對(duì)象的精確模型，易于控制不確定對(duì)象和非線性對(duì)象。PID本質(zhì)是線性控制。將模糊控制與PID結(jié)合多，以Fuzzy-PID混合控制為例，據(jù)給定值與測(cè)量值之偏差e選擇智能控制器，根據(jù)e的變化選擇控制方法，當(dāng)|e|≤emin或|e|≥emax時(shí)，采用PID控制；當(dāng)emin≤|e|≤emax時(shí)，采用Fuzzy控制。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4。

圖4Fuzzy-PID混合控制結(jié)構(gòu)框圖

5、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制

在PID控制的基礎(chǔ)上，加入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器，如圖5。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器NNC是前饋控制器，通過(guò)對(duì)PID控制器的輸出進(jìn)行學(xué)習(xí)，在線調(diào)整自己，目標(biāo)是使反饋誤差e（t）或u（t）趨近于零，使自己逐漸在控制中占據(jù)主導(dǎo)地位，以減弱或最終消除反饋控制器的作用。

圖5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制結(jié)構(gòu)框圖

6、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

將模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯推理網(wǎng)絡(luò)模型和快速的自學(xué)習(xí)算法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的離線訓(xùn)練和在線自學(xué)習(xí)使控制器具有自調(diào)整、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，達(dá)到模糊智能控制。如圖6。

圖6模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

7、遺傳PID控制

遺傳PID控制是將控制器參數(shù)構(gòu)成基因型，將性能指標(biāo)構(gòu)成相應(yīng)的適應(yīng)度，利用遺傳算法來(lái)整定控制器的最佳參數(shù)，不要求系統(tǒng)是否為連續(xù)可調(diào)，能否以顯式表示?；谶z傳算法的自適應(yīng)PID控制的原理框圖如7。遺傳PID溫控系統(tǒng)將測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較，用遺傳算法來(lái)優(yōu)化PID參數(shù)，然后將控制量輸出，實(shí)現(xiàn)將PID參數(shù)串接構(gòu)成完整染色體，從而構(gòu)成遺傳空間中的個(gè)體，過(guò)通過(guò)繁殖交叉和變異遺傳操作生成新一代群體，經(jīng)過(guò)多次搜索獲得最大適應(yīng)度值的個(gè)體。

圖7基于遺傳算法的自適應(yīng)PID控制結(jié)構(gòu)圖

8、廣義預(yù)測(cè)控制

預(yù)測(cè)控制（PredictiveControl）是基于模型的計(jì)算機(jī)控制算法。其預(yù)測(cè)模型有脈沖響應(yīng)模型、階躍響應(yīng)模型、CAMRMA模型和CARIMA模型?；贑ARIMA模型的廣義預(yù)測(cè)控制（GPC）是一種新型計(jì)算機(jī)控制算法。