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技術(shù)文章
雙模預(yù)測和模糊控制在高速冷凍離心機中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：432 發(fā)布時間：2008-9-17
1 雙模控制系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)與工作原理雙?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框，它由預(yù)測器、開關(guān)控制器、模糊控制器以及控制對象組成的直接數(shù)字反饋控制系統(tǒng) 。工作原理：當控制開始時，系統(tǒng)偏差e=S—Y較大，當偏差的值I eI大于雙模控制的轉(zhuǎn)換邊界(Era)時，系統(tǒng)的控制量取正的zui大輸出(+Um)或負的zui大輸出(一Um)，實行非線性開關(guān)控制；當偏差逐漸減少，1 el小于預(yù)定的轉(zhuǎn)換邊界值(Em)時。便進行程序切換，實行預(yù)測模糊控制。這樣既能加快過渡過程，又能保證系統(tǒng)超調(diào)小，甚至無超調(diào)。從而取得良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
2 預(yù)測器控制算法
傳統(tǒng)的預(yù)測部分都是利用zuizbz．乘法進行遞推而獲得的在線預(yù)報模型，但是這種方法的計算量太大，影響系統(tǒng)的快速性。對比較簡易的系統(tǒng)來說，利用一種簡易新型的預(yù)測算法 2更有效，這種算法也是基于對象的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)運動學(xué)原理和zui小二乘法機理，把二者*性結(jié)臺起來，使系統(tǒng)控制計算簡單，為單片機模糊實時控制系統(tǒng)開辟了新的方向。下面是兩種算法的表達式：
根據(jù)運動學(xué)原理，對曲線的速度(v)和加速度/
(a)進行分析，可以從現(xiàn)在時刻以前幾拍的歷史數(shù)據(jù)中預(yù)測下一點的值，其表達式為：
， 一 (t)=1．75y(t一1)一0．25y(t一2)一0．75y(t一3)+0．25y(t一4) (1)
若采用zuifb-乘法進行預(yù)測，則有：
， (t)=2．25y(t一1)一0．75y(t一2)一1．25y(t一3)+0．75y(t一4) (2)
式(1)和式(2)各有優(yōu)點，前者有較快的響應(yīng)速度，對觀測量的變化較為敏感；而后者穩(wěn)定性較好，抗*力強。引入加權(quán)因子則可綜合兩者的優(yōu)勢。
，(t)=時⋯ (t)+(1一w)如(t) (3)
本系統(tǒng)中。由∞=0．5，則
y(t)=2y(t一1)一0．5y(t一2)一Y(t一3)+0．5y(t一4) (4)
3 模糊控制器算法
本系統(tǒng)采用帶修正因子的Fuzzv控制器， Fuzzy控制器輸人為偏差e和偏差變化率e ，輸出為控制變量u。論域E、Ec和U均分成七檔，即正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、(零)、負小(NS)、負
中(NM)、負大(NL)，相應(yīng)用+3、+2、+1、0、一1、一2、一3來表述。帶修正因子的控制算法為：
U=【aE+(1一a)Ec J (5)
其中，取a=l el／e⋯ ，em 為l el的zui大值，則a∈[0，1]。因此，當I el大時a大；當I eI小時a小，這種加權(quán)的程度恰好反映了操作者進行控制活動時的思維特點，也避免了控制規(guī)則定義中的空檔或跳變現(xiàn)象。另外，為了避免在開關(guān)控制器和模糊控制器進行切換的臨界處出現(xiàn)抖動，采用了類似“磁滯線”的切換方法，即上升階段當l el(e2，采用開關(guān)控削算法，否則采用模糊控制算法；在下降階段當I e 1)e-，采用開關(guān)控制算法．否則采用模糊控制算法。