基于模糊PID控制的机械测控系统设计

汤乐　贾思雨　田青云　丁生晨　刘煜

【摘 要】机械测控系统，是一种“测”和“控”并举的现代机械化工业产品及工程设计的技术。本研究给予国内机械测控系统设计应用现状，介绍了基于模糊PID控制的机械测控技术，分析了其对于机械测控系统的可行性分析，提出了其设计的流程，并对基于模糊PID控制的机械测控系统设计方法进行了探讨。

【关键词】机械测控；系统设计；模糊PID控制

机械测控系统是当前机械应用技术中的关键技术。近年来，在科学文化的快速发展背景下，机械测控的技术和水平也得到了极大的提高，当从整体情况而言。我国的机械测控技术在性能、加工工艺、设计实验等方面，与国际上先进国家的技术整体水平还存在一定差距。模糊PID控制是一种辅助机械测控系统的设计技术，应用于机械测控系统中，不仅可以提高机械设计效率，缩短整个机械产品研发周期，同时也为机械行业大量吸金。模糊PID控制是机械测控技术系统设计的关键技术，本研究就其基本设计现状报告如下：

1 模糊PID控制概述

模糊PID控制，是职能控制技术的一种，该技术主要利用专家系统、模糊控制、神经系统技术，在人工智能非新兴条件下，引入控制器，使整个系统在任何状态下都能实现更好、更稳定的控制性能。它在整体运用中，对迅速适应系统参数变化，合理控制偏差，有针对的实现对系统动态变化的管控。模糊PID控制针对具体过程实践经验，根据自身的控制要求达到目标函数要求。该技术通过对参数的征订问题进行控制，来逆转传统控制系对系统状态和参数不确定无法控制的局面，从而在特定领域例，发挥专家系统的功能。

2 模糊PID控制

模糊控制的基本原理。模糊控制是一种基于模糊逻辑的算法，其原理是，在控制过程中，对被控对象的状态进行模糊化，变为用人类语言描述的模糊量，之后根据实际控制经验制定的语言控制规则，再通过模糊推理，得到输出控制量的模糊值，最后在解模糊化模块中将控制量的模糊值转换为执行器能够执行的精确控制量，在控制中发挥作用。？模糊控制器由模糊化模块、知识库、模糊推理模块、解模糊化模块4个部分组成。

以机械供暖系统水温模糊PID控制系统为例，驱动程序设计中，对整个系统的设计。实现了交互式传感。该技术研究方法普遍应用于恒温箱温度控制、模糊自适应控制和变化器的数字模糊控制、逆变电源的模糊自适应和注塑机料筒温度控制以及多电机同步控制等。

3 基于模糊PID控制的机械测控系统设计

3.1 可行性分析

机械测控系统设计是一项复杂的设计工程，从构思、概念表达、结构设计、性能分析到设计投产，各个环节的控制，不仅多变且复杂，对自动化设计的参数以及系统零部件的选用，大体上都需要在设计之初进行建模，以优化设计参数、确保运行速率。

3.2 设计流程

从整体设计流程图来看，PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，在模糊PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小上，从理论计算到数字模型转化，再到直接性数据参数整定。在机械实际运行中，对理论计算、参数控制和修改以及检验等的掌握和控制。都能从比例法、反应曲线法和衰减法中脱颖而出。尤其在实际运行中，以临界值比例方法为代表的机械设计参数控制方法，已经成为系统控制工作的主流和核心。

3.3 控制流程

三维设计图表显示，基于模糊PID控制器的控制步骤分析为，启动开关-初始化进程-采样实际流速-标准变换-计算偏差和偏差率-进入算法模块-数据显示模块-启动、停止命令-关机。

以汽车驱动控制防滑为例：进步基本模糊控制器的设计精度和跟踪性能，通过对语言变量取更多的语言值，对规则数和计算量进行逐步增加，并实时满足设计和控制的需要。通过模糊控制在控制域内用不同的控制方式来控制。偏差和阙值之间的比例以及响应的过程，都要在整个比例控制和模糊控制中，发挥稳定的余差。PI 控制在平衡点四周的小范围调节效果对控制曲面是门路调节效果较理想。采用模糊控制的滑转率与P-FUZZY-PI 控制器控制的车轮滑转率基本和理想值相等，基本消除模糊控制带来的余差。

3.4 实验设计应用案例研究

主令电机速度设定为g，直流电机的而输出速度为n1、n2和n3，应用上述模糊PID控制的原理对系统进行调节，确保整个机械电机的运行速度稳定在主令速度值的范围内。通过实验系统研究，对其外界荷载稳定状态下的速度控制和响应能力以及系统主令速度不变下，对一种或者两种电机的控制效果。

4 结语

模糊PID控制，作为智能控制系统的核心组分，其设计具有降低劳动强度、提高机械运行效率、提升设计成果、设计工作高效、机械控制性能良好的诸多优点。在机械设计系统中，应用智能控制下的模糊PID控制，通过建立零部件整体设计模型，利用设计模型对其机械控制参数和性能进行优化，对减少机械设计重复性工作，精简设计程序，减少设计浪费、节省工业设计成本，提高机械设计应用回报率，具有重要的应用价值。

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[责任编辑：朱丽娜]