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郑州长城-运用灰色预测与模糊加权 PID 的 反应釜温度控制

[导读]为了克服反应釜温度控制的滞后性以及弱跟随性问题,并提高温度控制精度和控 制效果,在传统 PID 算法中加入比例设定值权重,在此基础上加入模糊控制,通过模糊规则在线 调整加权 PID 的比例系数和比例设定值权重,以此来加强温度控制的跟随性。

基于灰色预测与模糊 PID 的控制器结构如图 1 所示。在反馈回路中建立灰色预测模型预测下 一时刻的温度,给控制器提供超前的信息便于控 制器做出超前控制。模糊加权 PID 结合了模糊控 制与加权 PID 的优点,该控制器根据预测模型提 供的预测温度与设定值作比较,得出误差及误差 变化率,然后根据模糊规则在线调整 PID 的比例 系数和权重系数,使其具有良好的跟随性和适应 性。图1 为模糊加权 PID 控制器结构,其中: SP 为 设定温度; PV 为过程温度; CV 为加权 PID 输出。 1. 1 反应釜温度灰色预测模型及验证 1. 1. 1 反应釜温度灰色预测模型 灰色理论以部分信息已知的小样本不确定系统为研究对象,通过对部分已知信息的开发提取, 实现对未来变化的定量预测[13]。本文以反应釜 运行时的温度作为原始数据,建立 GM( 1, 1) 模型 预测系统下一步温度。模型的精度与原始数据的 取舍相关[14]。为了不断把进入系统的扰动考虑 进去,采用等维新息滚动预测的思想,即GM( 1, 1) 模型不断把新数据加入原始数据中,但这会造成 原始数据过于庞大,因此在每加入一个新数据的 同时就剔除一个旧数据,保持维数不变。

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