智能PID調(diào)節(jié)器的設計及其應用
控制的發(fā)展與現(xiàn)狀控制的發(fā)展與現(xiàn)狀“智能控制”一詞早在1967年Leondes和Mendel在他們的“人工智能控制”技術報告中正式使用。美籍華裔科學家傅京孫教授提出了智能控制系統(tǒng)的概念，公開指出了一個嶄新的研究領域。智能控制系統(tǒng)具有擬人的智力，在環(huán)境條件變化時能自主地完成控制目標的自動控制系統(tǒng)，它和人工智能的發(fā)展緊密相聯(lián)。智能控制是一門有著極為廣泛的應用領域新興的交叉前沿學科，智能控制是自動控制理論發(fā)展的必然趨勢。智能是知識與智力的總和。其中知識是一切智能行為的基礎，而智力是獲取知識并運用知識求解問題的能力，是頭腦中思維活動的具體體現(xiàn)。用來模擬延 伸和擴展人的智能的理論、方法、技術和應用系統(tǒng)的智能控制是有關于計算機科學方向的，它試圖理解智力的本質，這樣就能夠制造出一種新的智能機器，這種機器能以人的智能一樣的方式作出反應。在廣義的被控對象或過程及其外界條件下，智能控制系統(tǒng)是這樣一種系統(tǒng)，它結合控制理論的某些方法和技術，使用人工智能理論與技術和運籌學優(yōu)化方法模仿人的智能, 實現(xiàn)自動控制的效果。也可以說，智能控制驅動智能機器實現(xiàn)其目標是自主的，是無需人的干涉的，這也也是用計算機模擬人類智能的一個重要領域，是自動控制科學的最新發(fā)展。本文將介紹智能PID調(diào)節(jié)器的幾種常見構成形式：
1、基于模糊控制的智能PID調(diào)節(jié)器
模糊控制是基于模糊集理論、模糊語言變量以及模糊邏輯推理的計算機智能控制。模糊控制器知識庫包括規(guī)則庫和數(shù)據(jù)庫，規(guī)則庫是以模糊規(guī)則表的形式建立的，模糊控制規(guī)則是由模糊理論中的模糊條件語句描述的。將要輸入模糊調(diào)節(jié)器清晰量和模糊量放進數(shù)據(jù)庫中以模糊邏輯的方式構建推理機構。在PID控制中引進模糊控制，這就組成通常我們所說的模糊PID調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器的基本思想是，首先，建立模糊PID控制的形式，這種形式是以模糊控制規(guī)則為基礎的。其次，通過對調(diào)節(jié)器的輸入(誤差和誤差變化)模糊化得到模糊量，對PID調(diào)節(jié)器輸出去模糊得到精確量，這樣就構成了我們需要的模糊PID調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器也是線性形式的，但調(diào)節(jié)器參數(shù)不是一般的常數(shù)。與傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器控制相比，這種類型的PID調(diào)節(jié)器在控制高階系統(tǒng)是有自己獨特優(yōu)勢的，對非線性等復雜對象控制效果也較好?？偟膩碚f，模糊PID調(diào)節(jié)器的對象是十分廣泛的，它基于傳統(tǒng)PID進行了擴展，利用人的技術構成模糊規(guī)則，來優(yōu)化PID參數(shù)。
2、基于神經(jīng)網(wǎng)絡的人工智能PID調(diào)節(jié)器
神經(jīng)網(wǎng)絡HD調(diào)節(jié)器優(yōu)化PID調(diào)節(jié)器是以某些指標為基礎，通過神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習、自適應和非線性映射能力調(diào)整權值，使PID參數(shù)達到最佳。在這過程中被控對象結構，參數(shù)還有輸入信號可能發(fā)生變化，但人工智能PID調(diào)節(jié)器也能夠進行自身的調(diào)整，抗拒干擾。20世紀80年代末，J.moody和C.Darken提出了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡含有輸入層，單隱層，輸出層得前饋神經(jīng)網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡模擬了人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡結構，具有人腦局部調(diào)整的特點，因此RBF網(wǎng)絡是一種局部逼近網(wǎng)絡, 它可以以任意精度逼近任意連續(xù)函數(shù)。由于工業(yè)生產(chǎn)中往往具有非線性、時變不確定性，難以確定精確的數(shù)學模型，常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器無法達到理想的控制效果。
3、基于遺傳算法的智能PID控制器
1975年，美國Michigan大學J.Holland教授最先提出了遺傳算法，現(xiàn)在遺傳算法有了很大的發(fā)展。遺傳算法是以生物進化論中的自然選擇和遺傳學為基礎的,它尋優(yōu)的過程是模擬自然進化過程這種算法有極強學習能力是一種全局優(yōu)化算法, 這種算法簡單、計算時間少，具有很強的魯棒性，在解決的復雜性和非線性問題方面具有獨特的優(yōu)勢。把PID調(diào)節(jié)器的比例, 微分，積分參數(shù)用相應的基因表示，適應度函數(shù)選擇PID控制中的最優(yōu)指標，利用遺傳算法來優(yōu)化PID調(diào)節(jié)器，尋找得到最佳的PID參數(shù)。這樣就構成了遺傳算法PID調(diào)節(jié)器。
昌暉儀表提出了一種新的智能PID調(diào)節(jié)器的設計方法，它僅需要被控對象的階躍響應信息，利用專家系統(tǒng)實時調(diào)整PID調(diào)節(jié)器參數(shù)，實現(xiàn)有效的控制。設置的監(jiān)督級保證對象特性測試及專家自整定的正常進行，并確保系統(tǒng)安全可靠運行。整個系統(tǒng)用高性能單片微機便可實現(xiàn)。溫控器在電阻加熱爐的溫控過程獲得了良好的控制效果。
作者：趙碩偉模糊
能熟練進行PID參數(shù)整定，將溫度控制系統(tǒng)投自動，這代表著工程技術人員的自動化技能水平，但很多人并未真正掌握PID控制和PID參數(shù)整定，習慣于依賴溫控器的自整定功能完成參數(shù)整定，但在串級溫度控制等復雜過程控制時就束手無策。在本站“溫控器”產(chǎn)品頁面免費分享白志剛工程師編著的《自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)解析與PID整定》一書，書中內(nèi)容沒有高深的理論公式，全是實戰(zhàn)干貨，理解了此書內(nèi)容真諦，高中學歷的儀表人也能整定PID參數(shù)，將PID控制弄透徹！對您有幫助，還是免費的，趕快去產(chǎn)品頁面“溫控器”免費領取這本書！
