臧福科发表论文

模糊PID控制器的设计与仿真研究摘 要:提出了一种模糊PID控制器的设计与仿真方法.该控制系统适用于碱回收炉的水位控制、火电厂锅炉水位控制以及其他领域的水位控制.其结构简单、参数调整方便、快捷.另外,借助于Matlab模糊控制工具箱和Simulink仿真工具进行的仿真试验,表明控制效果很好.关键词:模糊PID控制器;仿真;2-D控制表中图分类号:TP391.9 文献标识码:A0 引言目前,模糊控制理论及模糊控制系统的应用发展很快,显示出模糊控制在控制领域具有广阔的前景.模糊控制已成为智能控制的重要组成部分.在工业过程控制中,因为PID控制器所涉及的设计算法和控制结构简单,不要求非常精确的受控对象的数学模型,且众多的过程控制软件都带有PID控制器的算法模块,而被广泛应用于工业过程控制中.但是,PID控制器参数的整定尚需工程技术人员才能完成,对于存在时滞、非线性等因素的系统更难整定,调试过程中经常出现超调、振荡等影响系统正常运行的现象.模糊控制器具有不依赖控制对象精确的数学模型,减弱超调、防止振荡等优点[1].由此本文合理结合两种控制算法的优点提出一种调整系统控制量的模糊PID控制器,这种控制器在大偏差范围内利用模糊推理的方法调整系统控制量U,而在小偏差范围内转化为PID控制,并以给定的偏差范围自动完成二者的转化[2].本文将讨论调整系统控制量的模糊PID控制器的设计与仿真.并以一个具体的水位对象为例给出该控制器的设计与仿真实例.1 模糊PID控制器的设计该控制器中主要包含二维的模糊控制器和PID控制器.在大偏差范围内通过模糊控制器实现过程控制.模糊控制通过模糊逻辑和近似推理方法,让计算机把人的经验形式化、模型化,根据给定的语言控制规则进行模糊推理,给出模糊输出判决,并将其转化为精确量,馈送到被控对象(或过程)的.其中所使用的模糊控制器为常用的二维模糊控制器.在实际应用中,一般是用系统输出的偏差E和输出偏差的变化率EC作为输入信息,而把控制量的变化作为控制器的输出量,以此确定模糊控制器的结构.Ke和Kec表示量化因子, Ku表示比例因子.并且在实际微机模糊控制中,一般先确定出模糊控制规则,然后将此表存入存储器中,这样在实际的过程控制中,微机根据采样到的E和EC通过查询控制规则表求得控制量U,馈送到控制对象实现过程的模糊控制.小偏差范围内通过传统的PID控制算法实现过程控制[3].二者通过系统的偏差E实现自动切换.这样既可以通过模糊控制器加快过程动态响应过程,减弱超调和振荡现象,减弱调试过程对正常工作运行的影响,又可以通过常用的PID控制器在小偏差范围内实现精确控制,减少纯模糊控制器带来的稳态误差.图1是某水位的调整系统控制量的模糊PID控制系统[4].选取某水位误差E及其误差变化率EC和控制量U的论域分别为:E={-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,1,2,3,4,5,6};EC={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6};U={-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7}.选取某水位误差E及其误差变化率EC和控制量U的语言变量值分别为:E={NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB};第22卷第3期甘肃联合大学学报(自然科学版) Vol.22 No.32008年5月Journal of Gansu Lianhe University (Natural Sciences) May 2008 EC={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB};U={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}.依据操作者的控制经验,可建立水位模糊控制系统的模糊控制规则如表1所示.图1 模糊控制系统表1 模糊控制规则表EECNB NM NS Z PS PM PBNB PB PB PM PS PS PS PSNM PB PM PS PS PS PS PSNS PM PS PS PS Z Z ZNZ PS PS Z Z Z NS NSPZ PS PS Z Z Z NS NSPS Z Z Z NS NS NS NMPM NS NS NS NS NS NM NBPB NS NS NS NS NS NM NB实际模糊控制器的2-D控制表可利用MATLAB编制MATLAB语言求得[5].在Mat-lab命令窗口中运行此M文件,可画出如图2所示的E、EC、U隶属度函数图形,并得到表2的2-D控制表[6],存放到计算机存储器中去,在某水位实际过程控制中,计算机通过查表程序既可得出相应的控制量U,实现对象的控制.图2 隶属度函数表2 2-D控制表ECE-6 -5 -4 -3 -2 -1 -0 +0 1 2 3 4 5 6-6 4 4 4 2 0 0 0 -3 -4 -4 -5 -6 -6 -6-5 4 4 4 2 0 0 0 -3 -3 -3 -4 -5 -5 -6-4 4 4 4 2 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -4 -5 -6-3 4 4 4 2 0 0 0 -1 -3 -3 -3 -3 -4 -5-2 4 4 4 2 0 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -3 -4-1 4 4 4 2 2 2 2 0 -3 -3 -3 -3 -3 -30 4 4 4 4 4 4 4 0 -3 -3 -3 -3 -3 -31 4 4 4 4 4 4 4 0 -1 -1 -1 -3 -3 -32 5 4 4 4 4 4 4 0 0 0 -1 -3 -3 -33 6 5 4 4 4 4 4 2 0 0 -1 -3 -3 -34 7 6 5 4 4 4 4 4 0 0 -1 -3 -3 -35 7 6 6 5 4 4 4 4 0 0 -1 -3 -3 -36 7 7 7 6 5 5 5 4 0 0 -1 -3 -3 -32 某厂水位模糊控制系统的仿真某厂水位对象的传递函数为G(s) =0·033/s(11.5s+1).选取水位误差E的基本论域为[-25mm,+25mm],则E的量化因子Ke =6/25=0.24,选取误差变化EC的基本域为[-6,76 甘肃联合大学学报(自然科学版) 第22卷6],则EC量化因子Kec=6/6=1,选取U的基本域为[-102,102],则控制量U的比例因子Ku =102/714.57.在水位正常时,突加25mm阶跃信号对水位系统作定值扰动仿真.在Matlab的Simulink工具中构造模糊控制系统模型如图3所示.双击图中的任何模块,可打开该功能模块来完成参数的设定或修改[3].图3 水位模糊控制系统的Simulink实现如对图3进行仿真,须先运行上述给的M文件,以获得二维表,然后选择Simulink中的Start,启动仿真过程,就可通过Scope观察系统的仿真结果,仿真结果如图4所示.由图4可以看出:在水位上升段,模糊PID控制比新型PID[7]调节时间短、超调小,并且对系统对象参数变化有很好的鲁棒性[8],从而证明该控制器可以获得较好的动态性能指标,达到了良好的控制效果.图4 水位模糊控制系统的仿真结果3 结论本文介绍了模糊PID控制器的设计方法,并利用Matlab中的模糊工具箱设计该控制器,有机地将模糊PID控制器与Simulink结合起来,实现PID参数自调整模糊控制系统的设计和仿真[4].并将该控制器具体应用某厂水位的控制器设计,2-D控制表的建立,以及模糊控制系统的设计与仿真实现.此方法能大大减轻设计者的工作量,且参数修改也十分方便.我们既可修改被控对象,也可修改输入输出的量化论域、语言变量、隶属函数及控制规则等[9].仿真结果:该控制器改善了控制系统的动态性能,增强了其实用性,控制效果良好.参考文献:[1]刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2004.[2]孙增圻.智能控制理论与技术[M].北京:清华大学出版社,1997.[3]叶军.模糊控制系统的计算机设计与仿真的研究[J].计算机仿真,2002,19(6):49-52.[4]庄利锋,杨慧中.模糊自适应PID控制器的设计及应用[J].自动化仪表,2005(1):30-31.[5]郑恩让.控制系统计算机仿真与辅助设计[M].西安:陕西科学技术出版社,2002.[6]黄道平MATLAB与控制系统的数字仿真及CAD[M].北京:化学工业出版社,2004.[7]陶永华.新型PID控制及其应用[M].第2版.北京:机械工业出版社,2005.[8]曾光奇,胡均安,王东,等.模糊控制理论与工程应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.[9]王三武,董金发.基于MATLAB模糊自整定PID控制器的设计与仿真[J].机电工程技术,2006(2):8-10.77第3期 刘悦婷:模糊PID控制器的设计与仿真研究 The Study of Fuzzy-PID Controller Design and SimulationLIU Yue-ting(School of Science and Engineering,Gansu Lianhe University,Lanzhou 730000,China)Abstract:A fuzzy-PID controller design and simulation method is presented in this paper. The controlsystem is suitable for the recovery furnace water level control,power plant boiler water level controland other areas of water control. Its structure is simple,parameter adjustment convenient and fast.Inaddition,it shows that the controller works well through the use of fuzzy control Matlab Simulink sim-ulation tool kit and the simulation.Key words:fuzzy-PID controller;simulation;2-D control form(上接第57页)表5 柴油加抗磨剂前后测量数据表测定序号加剂前结果/μm加剂量/(mg/kg)加剂后结果/μm降低程度/μm1 508801603142701942382 486 100 315 171由表5可见,同种柴油加入抗磨剂的量与润滑性的降低程度并不成比例,开始加入一定比例降低的幅度较大,到一定程度降低的幅度逐渐减小.柴油抗磨剂种类繁多,它们对柴油润滑性的改变程度不尽相同.3 结论用高频往复试验机法考察柴油润滑性准确可靠.柴油组分复杂,其润滑性好坏不同,柴油的酸度越大,润滑性越好.润滑性与硫含量、粘度等性质没有良好的对应关系.柴油抗磨剂种类繁多,对柴油润滑性的改变程度不尽相同.加入抗磨剂的量与润滑性的降低程度不成比例.参考文献:[1]陈国良,胡泽祥,高文伟,等.柴油及组分的润滑性研究[J].石油炼制与化工,2005,36(9):42-45.[2]韦淡平.我国柴油的润滑性———一个潜在的重要问题[J].石油炼制与化工,2001,32(1):37-40.[3] SH/T0765-2005,柴油润滑性评定法(高频往复试验机法)[S].[4]钱伯章.柴油质量发展趋势和低硫、低芳烃柴油生产技术进展[J].齐鲁石油化工,1996,24(2):146-155.[5]袁冬梅.高频往复装置(HFRR)测定柴油润滑性[J].锦西炼油化工,2006,11(2):33-35.[6]臧树德,朱敏.用高频往复试验机测定柴油润滑性[J].当代化工,2006,35(1):50-52.[7]杨永红,齐邦峰.柴油润滑性及润滑性添加剂的研究进展[J].江苏化工,2007(2):3-6.Study of the Lubricity of Diesel Fuel Samples by Using theHigh-frequency Reciprocating RigMA Tian-jun,WEI Hai-cang(Petrochina Lanzhou Petrochemical Subsidiary,Lanzhou 730060,China)Abstract:The lubricity of diesel fuel samples and the diesel components are analyzed by the high-fre-quency reciprocating rig. Accuracy and Repeatility of the method are inspected.The correlations areprimary discussed and confirmed between the lubricity and the contents of sulfur,acidity,viscosity ofthe diesel fuel,ect.Key words:diesel fuel; the high-frequency reciprocating rig(HFRR);lubricity78 甘肃联合大学学报(自然科学版) 第22卷

。李曰庆教授：现任北京中医药大学博士研究生导师，兼任中国性学会常务理事，中国性学会中医性学会主任 ，锦州现代男科学研究所名誉顾问。长期从事泌尿外科，男性科的临床，教学和科研工作，能熟练应用中西医两法诊治泌尿系结石、前列腺疾病、泌尿系肿瘤、性功能障碍、男性不育症、性传播疾病等，积累了比较丰富的经验。主编新世纪全国高等中医药院校规划教材《中医外科学》、《实用中西医结合泌尿男科学》、《男性不育》等书及发表论文40余篇。王玉学男科副主任医师：王玉学副主任医师毕业于白求恩医科大学，副主任医师，医疗系。临床工作三十余年，中华医学会会员，具有丰富的临床经验。特别对男科疾病的前列腺、生殖感染、性功能障碍、不孕不育等有独特的见解及综合性治疗方案。臧美孚教授：中国医学科学院知名教授，博士研究生导师，主任医师，享受津贴。现任中华泌尿外科学会常务，北京泌尿外科学会副主任，国际泌尿外科学会会员，锦州现代男科学研究所名誉顾问，锦州泌尿医院医学专家组顾问。已完成教千例的经尿道前列腺电切术，目前尿道镜、输尿管镜手术都已列为常规诊治手段。较早开展了泌尿系的腹腔镜手术。

中西医结合科、内科、外科、儿科、妇科、外科、泌尿科、中医科、口腔科、耳鼻咽喉科、皮肤科、检验科、医学影像科等临床科室 。 治疗病种：中医减肥、中医美容、肩周炎、颈椎病、腰腿疼痛；哮喘、肾虚、慢性疲劳、月经不调/痛经、亚健康调理等。科室简介：上海金高医院成立以来，始终将中医科作为医院的特色科室重点发展，传承中医精髓，以中医经络学为指导，采用针灸、埋线、推拿、拔罐、点穴、耳穴、透药、三伏贴、三九灸等中医疗法，通过中医辩证观对人体进行调节，以“经络调理，不药而愈”而被广大百姓赞誉，以良好的口碑形象和对医疗卫生健康事业的贡献受到了全国上下的一致认可。 徐子华院长★全国三甲示范中医院院长★三甲妇幼保健院院长★中国中医药学会理事★国家中医药管理局痛症协作组委员★《实用中西医结合临床》杂志理事会理事师从于全国名中医、上海中医名家蔡金、马贵同教授。从事中医临床诊疗36年，发表省级以上刊物论文近40篇，编写论著四部，获厅局级科研成果4项，获厅局级医药卫生科技创新个人三等奖1项。精通医院管理业务，更为中国中医药学会理事、市高层次人才、市政协委员。擅长中医内科、妇科、男性不育、疑难杂症等诊治，尤其对变异性久咳、不明原因性发热、慢性反流性胃炎、萎缩性胃炎、癌前病变逆转、肠易激综合征、过敏性结肠炎、肾性蛋白尿、骨质增生、疏松、骨关节炎疼痛症。妇科月经不调、多囊卵巢综合症、不孕、男性弱精及不育症的诊疗具有独到之处。高泽德从事中医52年，系湖北知名老中医高向荣先生的第三代传人，自幼学习中医，后毕业于湖南中医学院。先后被评为省市级“先进工作者”多次。在长期的中医诊疗实践中积累了丰富的临床经验。擅长治疗头痛、失眠、眩晕、肝胆疾病、肠胃疾病、风湿、类风湿及男女性功能障碍、不孕不育症，采用独创“三步疗法”治愈了数以万计的病患，深受广大患者的好评。 治疗病种：妇科炎症、宫颈疾病、妇科肿瘤、女性不孕、私密整形等。科室简介：上海金高医院妇科作为金高医院的重点科室，设立了少女意外、妇科炎症、宫颈疾病、妇科肿瘤、生殖修复、不孕症状、乳腺疾病、微创手术中心等门诊科室。经过多年的发展沉淀，奠定微创妇科在华东地区的领先地位。为了能够更好的为申城女性服务，它以微创、无创、无痛技术为核心，始终坚持人文化医疗理念，秉承‘中医妇科，专为女人”的宗旨，率先倡导“绿色、安全、无痛、微创”的特色治疗，并着力于医疗质量和服务质量并重的原则，上海金高医院妇科多年来领衔技术的超越，由妇科微创到妇科超微创，上海金高医院妇科始终从一个人文关怀的角度，尽心尽力为每一个患者治疗。魏贇从事妇产科临床工作20余年。曾进修于省妇保院妇产科。在国家级、省级医学杂志上发表过论文、论著多篇。在盆腔炎、附件炎、盆腔粘连、子宫内膜异位症状、子宫肌瘤、子宫腺肌症方面，有独到的治疗方法，善于宫、腹腔镜治疗技术。对滴虫性阴道炎、霉菌性阴道炎、老年性阴道炎、宫颈炎引起的外阴瘙痒、白带异味、外阴湿疹等有一套完善的治疗体系。特别擅长内分泌紊乱的治疗，如：月经不调、高泌乳素、多囊卵巢综合症、功能失调性子宫出血、闭经、痛经等。采用中西医结合治疗无排卵性不孕，被患者誉为送子观音。黄利红从事妇产科临床工作二十余年，在三级甲等医院进修工作多年，熟练妇科常见病、多发病的诊断和治疗，经验丰富，广受患者好评。擅长妇科常见病，如妇科炎症、月经不调、宫颈糜烂、子宫肌瘤等，数年来为大批女性患者解除了痛苦，深受患者的赞誉。 经历了近30年的发展，泌尿外科学的科研与临床工作都取得显著的进步，基础研究与临床诊疗水平不断提高，同时，作为一个逐渐成长与日益成熟的科室，金高医院不仅有了一支实力较为雄厚和完整的专业技术人员队伍，并配置了较为全面的诊疗仪器与设备，可以满足广大男性患者的诊疗需求，为其提供符合三级甲等医院的诊疗技术服务。目前，金高医院泌尿外科影响力不断扩大。学科成员先后主持、参与完成科研课题10余项，获得科技进步奖励20余项，发表各级期刊研究论文百余篇，出版泌尿外科学相关专著2部，临床效果显著。胡泉知名微创手术专家，从医20余年，诊疗经验丰富，尤其长于微创外科。擅长包皮包茎整形、阳痿早泄、急慢性前列腺炎、各种性病等疑难杂症。曾多次参加国内外医学学术交流，并在多本省市级医疗刊物上发表论文10余篇。积累了丰富的泌尿生殖系统疾病及男性性功能方面的治疗经验，深得广大患者赞誉。 于东滨从事口腔科临床30余年，曾参见北京口腔医院、第四军医大学口腔系正畸培训班，在国家级专业学术期刊上发表论文数十篇。专业擅长：对各种类型的口腔粘膜病、牙周病、牙髓病、根尖周病能做到正确诊断和完善的治疗。对可摘局部义齿，全口义齿、精密附着体的设计和制作、烤瓷牙、美容冠、矫正牙设计和预备有独特的经验。谢振华从事口腔专业30余年，在省级专业学术期刊上发表论文数十篇，临床经验极其丰富。专业擅长：口腔种植、牙体牙髓病、牙周病、固定及活动义齿修复，对全口牙合重建及各种类型的口腔粘膜病、牙周病、牙髓病、根尖周病能做到正确诊断和完善的治疗。 治疗病种：痔疮、肛瘘、乳腺疾病，静脉曲张，腋臭，疝气，甲状腺疾病等。臧玉碗从事普外科临床工作二十余年，在三级医院进修学习多次，担任业务院长10余年。.能熟练普外科，肛肠科及男科常见病，多发病的诊断和治疗。能熟练普外科，肛肠科，男科常规手术及腋臭的微创手术。 许炽华儿科教授★获国务院特殊津贴★中华医学会会员★上海第一人民医院儿科教授享受国务院特殊津贴。1961年毕业于上海第二医科大学儿科系，在上海市第一人民医院儿科从事临床教学科研工作，86年由市卫生局送赴日本研修；92年升主任医师，聘为上海医科大学中山临床医学院教授；93年获国务院特殊津贴；96年任儿科主任，区学科带头人；2006年聘任中华医学会虹口区医疗事故鉴定专家组成员。有丰富的临床经验，特别对新生儿疾病、小儿呼吸道喘息性疾病、消化道疾病及小儿保健指导等方面均有独特的研究和见解。 李永琴★中华医学会会员★上海知名内科专家★上海金高中西医结合医院内科带头人从事内科临床工作40年。资深内科专家，在消化内科和呼吸内科领域取得过良好的成绩。曾多次出席省市级内科学术会议，并在国家级医学刊物上发表相关论文多篇。特别是对诊疗慢性胃肠道疾病、各类肝病和老年性慢性疾病方面有独到的见解和经验。擅长各类心脑血管疾病，对高血压各期用药的治疗，对糖尿病肝病、糖尿病肾病以及糖尿病相关并发症的诊疗管理具有独创经验。董学明从事内科临床40余年。在呼吸系统、消化系统等领域的临床诊疗方面有一定建树。1987年在全国第一批晋升医疗技术职称取得内科主治医师，多次在省市、国家级学术期刊上发表论文10余篇。擅长：急慢性支气管炎、哮喘、急慢性胃炎及十二指肠溃疡各期用药治疗。对肺气肿、肺心病、肺心脑病及乙肝、脂肪肝等慢性疾病方面有独到经验。 牛凯中华骨病协会成员，以中西医结合为基础，长期致力于脊柱医学的研究。曾多次进修于各大骨伤科医院，并得到宋振之博士等多名中华脊柱医学专家教授的指导和授传。擅长脊诊整脊疗法、中医正骨、推拿、针灸等治疗方法。有助于解决颈肩腰痛及青少年脊柱侧弯、腰间盘突出、各类风湿病、各类骨痛骨伤等相关疾病的治疗。 治疗病种：脱发、白癜风、牛皮癣（银屑病）、鱼鳞病、青春痘、皮肤过敏、毛周角化（鸡皮肤）、过敏性紫癜、酒渣鼻、扁平疣、黄褐斑、灰指甲、玫瑰糠疹、皮肤淀粉病变、皮肤瘙痒等。科室简介：上海金高医院皮肤科是放眼国内都有一定影响的精品科室。医院一直致力发展的“中西医结合治疗、专科专病建设”两大特色，在传承祖国中医精粹的基础上，将传统的中医中药知识与治疗方法，与西医西药的知识和方法结合起来，运用于各种皮肤疾病的临床诊疗；并由国内知名皮肤专家开展多项中西医结合治疗项目。另外，上海金高医院始终坚持规范诊疗、以诚行医，实行人性化服务，根据患者不同层次的需求，在上海首家开通网上在线咨询服务，不同专业特长专家采取多对一疑难病例会诊，为全国每一位前来诊疗的患者解决皮肤疾病带来的困扰。使上海金高医院皮肤科成为一个全国性的特色医疗示范基地。 治疗病种：过敏性鼻炎、鼻窦炎、鼻息肉、鼻炎、耳聋、耳鸣、扁桃体炎、声带小结、打鼾、中耳炎、耳道炎等。科室简介：上海金高医院耳鼻喉科作为医院重点科室之一，科室长期与国内外多家耳鼻咽喉专业机构广泛交流、合作，时常组织业内领域的知名专家参与会诊，将国内外最新医疗技术应用于临床，为每一位患者提供优质的诊疗服务。科室敢于挑战，密切关注行业发展的最新动态，依靠最先进的高端设备投入，巨资引进美国等离子技术、德国STORZ鼻内窥镜、日本奥林巴斯纤维喉镜、全自动耳鼻喉科综合治疗台等与国际接轨的先进系统设备，凭借先进的技术优势，使上海金高医院耳鼻喉科成为华东地区耳鼻喉治疗领域的佼佼者，也使得耳鼻喉科形成自己独特和不可替代的权威。