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模糊自调整二自由度PID控制器及在磨矿分级中的应用

薛洁  
【摘要】: 在选矿过程乃至整个工业过程的基础控制中,广泛采用着机理简单、结构改变灵活的常规PID控制方式。但常规的PID控制方式一方面不能兼顾系统对设定值跟踪和干扰抑制两方面的综合要求,另一方面其参数的整定依赖于被控过程的精确数学模型:对被控过程的机理分析的越透彻,建立的数学模型越精确,整定的PID参数越恰当,控制效果也就越好。然而,选矿过程是一个复杂的、存在众多干扰因素的过程,惯性大、滞后时间长,各变量间耦合严重,有很强的非线性和时变性,是难以用精确的数学模型描述的。针对选矿过程的这种实际特点,本文介绍了二自由度PID控制方法,以及先进的智能控制技术——模糊技术与其有机结合的方法和途径。介绍并提出了几种控制方案,主要包括: (1)针对常规PID控制不能实现控制系统的设定值跟踪特性与干扰抑制特性俱佳的特点,阐述了在选矿过程乃至整个工业控制领域中运用新型的二自由度PID控制的必要性,并介绍了经过改进的其先进型形式和高级型形式。仿真结果表明这种PID控制方式及其改进形式克服了上述缺点。 (2)针对选矿过程中存在着大量模糊量的特点,在分析、总结模糊控制本质思想的基础上,设计了一种控制规则自调整的模糊控制器。该控制器基于把输入“归档”,然后“分档”进行控制的思想。仿真结果验证了该控制器的简单有效性。 (3)把模糊技术与高级的二自由度PID控制相结合,设计了一种基于模糊推理的二自由度PID自调整控制器,实现了在不同状态下,利用模糊推理对PID参数进行在线自动的整定。最后,将该控制器运用于选矿磨矿分级过程中的磨机给矿量控制中,进行仿真实验,大量的仿真实验结果表明,该控制器对模型、环境具有适应能力和鲁棒性,可应用于磨矿分级过程。


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