车辆论文范文面漆烘干炉温度控制系统的优化

　　摘要：在汽车生产过程中车身漆面的质量影响着整车外观与车身质量，而车身漆面的质量不仅取决于油漆喷涂质量，面漆烘室温度也是影响车身面漆质量的主要因素，采用模糊PID控制器以后，使PID控制的超调量明显减小，并使被控对象更快的进入稳态，系统的稳态精度和动态性能都得到了大幅度的改善，不仅能够提升车身漆面的质量更能为企业节能减排，降低整车生产成本，提高企业效益。

　　关键词：模糊控制,PID控制,参数自整定

　　经过几代科研技术人员的研究与多年的生产实践应用，PID控制方法越来越走向成熟，并形成许多典型结构，由于其控制效果明显，结构灵活多变，因此被广泛的应用于各种控制系统中。但是当PID控制方法被用于具有非线性、滞后性、时变不确定温度控制系统中时却很难完成一个较为理想的控制效果。

　　为了得到最优控制，本文采用基于模糊控制的PID参数整定的方法将传统的PID控制进行优化，以期得到最优控制。

　　1组建模糊PID控制器

　　将模糊控制与PID控制相融合组建模糊PID控制器，运用模糊控制方法来确定合理的PID控制参数。如（图1），其过程是，依照模糊数学的基本理论把控制规则和条件用模糊集合的形式来表示。并存入微机中，微机根据控制系统的实际情况，通过模糊运算实时推理，得出合理的kp，ki，kd控制参数，送给PID控制器，即可实现对PID参数的优化调整，得到最优控制。

　　2确定输入输出变量隶属度函数

　　在车身面漆烘干温度控制过程中，根据PID控制原理与被控对象面漆烘干室温度偏差e和偏差变化率ec的特点将三个控制参数kp、ki、kd离散为7个模糊子集，如（图2）其变量定义为{正高（PH）、正中（PM）、正低（PL）、零（ZE）、负低（NL）、负中（NM）、负高（NH）}，模糊论域均为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，隶属度函数均为三角形、均匀分布和全交叠隶属度函数。

　　3建立模糊控制规则

　　根据烘干室不同的室温偏差和偏差变化率对PID控制系统的要求和参数调整的经验。推演总结得出kp，ki，kd的模糊控制规则。（表1）给出输出变量Δkp的模糊控制规则表（Δki、Δkd同理）。

　　4建立模糊控制表

　　模糊控制表是将输入温度偏差e和偏差变化率ec的各种组合进行推理计算出不同控制情况下的输出值，并最终生成一张模糊控制表。如（表2），输出变量Δkp（Δki、Δkd同理）的模糊控制表。这些模糊控制表是根据模糊控制规则由计算机离线推算得出的，并存入工控机中，在系统实际控制过程中，根据实际采样的数据，经过模糊运算后查询控制表，并分别得出kp、ki、kd三个控制参数的离散量，然后通过加权平均法进行精确化处理，并乘以相应的比例因子，从而最终得出该周期PID控制的三个参数[3]。

　　5仿真效果及分析

　　为了证实引入模糊控制器能改善传统PID控制的烘干室温控系统。本文选择具有纯滞后环节的一阶惯性环节作为烘干室温度控制系统的数学模型，并进行matlab仿真[4]。系统传递函数表达式为：

　　将该系统PID控制器、模糊控制器、参数自整定模糊PID控制器仿真结果如（图2）所示。从仿真波形可以看到：引入模糊PID控制器以后，使PID控制的超调量明显减小，并使被控对象更快的进入稳态，系统的稳态精度和动态性能都得到了大幅度的改善。

　　6结语

　　采用传统PID控制算法的汽车面漆烘干室温度控制系统，具有控制精度差、受控温度超调量大、系统滞后严重的缺点，使漆面质量的进一步提升陷入瓶颈。用模糊PID控制对面漆烘干室温度进行控制，经过仿真与实践应用结果表明，新的控制系统能够满足生产工艺对面漆烘干室温度控制范围的要求，系统最大超调量<4℃，稳态精度为±1.5℃，系统具有精度高、鲁棒性好等特点。在生产过程中，提高了生产效率和设备利用率，产品质量显著有提升，与原有控制系统相比节约了3%～7%的电能，经济效益十分明显。

　　参考文献

　　[1]马占有.烘干炉温度集散型智能控制系统设计[J].煤炭技术，2010年11期.

　　[2]党建武，赵庶旭，王阳萍.模糊控制技术[M].北京：中国铁道出版社，2007.

　　[3]李俊婷，石文兰，高楠.参数自整定模糊PID在温度控制中的应用[J].无线电工程，2007，37（7）：47-49.

　　[4]王正林，等.MATLAB/Simulink与控制系统仿真[M].北京：电子工业出版社，2008.