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PID控制是最早发展起来的控制策略之一,迄今为止,大多数工业控制回路仍然应用着结构简单、鲁棒性强的PID控制或改进型PID控制策略。控制器的性能直接关系到生产过程的平稳高效运行以及产品的最终质量,因此控制系统的设计主要体现在PID控制器参数的整定上。随着计算机技术的飞跃发展和智能计算理论渗透到自动控制领域,为PID控制器参数的整定提供了新的方法和途径。
模糊控制模拟人脑的思维方式,能处理客观世界的非精确和非线性信息,具有很强的抗干扰能力,采用模糊控制来产生PID控制器参数的变化值,使PID控制器的参数具有自适应性和鲁棒性。在基本模糊PID控制的基础上,采用了从自然界生物群体智能行为发展而来的遗传算法对PID控制器参数进行整定及优化,提出了利用Vague集相似度量原理进行修正的方法,最终得到控制器的输出量。
以基于GA优化的模糊PID控制器为基础,设计了一种嵌入式模糊PID控制器。在硬件方面,选用菲利浦公司的LPC2214芯片作为模糊PID参数自整定器的控制芯片,其内部集成了一个8路10位A/D转换器,并嵌入了256KB高速Flash。由于LPC2214内部集成RAM较小,因此外扩了SRAM作为系统的数据存储器。此外,还扩展了D/A转换电路、键盘电路和LCD显示电路,用来完成数据采集、参数设定和显示、控制量输出等功能;软件方面,介绍了嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ在LPC2214上的移植过程;在uC/OS-Ⅱ框架下,把应用程序模块化,分成多个任务来共同完成GA-Fuzzy PID控制器的设计。
最后,将设计好的GA-Fuzzy PID控制器应用于高浓度啤酒配比处理系统中。