高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振模糊PID控制算法

以鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的偏差e及其變化△e為特征變量，e(k)表示高爐鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓離散化的偏差值，e(k-1)、e(k-2)分別表示前一個(gè)和前兩個(gè)采樣時(shí)刻的偏差值，則
△e(k)=e(k)-e(k-1)；
△e(k-1)=e(k-1)-e(k-2)
在高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制系統(tǒng)中，采用產(chǎn)生式規(guī)則描述過(guò)程的因果關(guān)系，并帶有調(diào)整參數(shù)的控制規(guī)則，來(lái)建立控制規(guī)則集，即：“IF A AND B THEN C”。高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振控制系統(tǒng)共有7條推理規(guī)則：
1)IF e(k)≥Nmax THEN防喘振閥全開(kāi)；
2)IF e(k)≤Nmin THEN防喘振閥全閉；
3)IF e(k)*△e(k)>0 AND e(k)≥Ma THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行較強(qiáng)的PID控制。參數(shù)為：P1、I1、D1；
4)IF e(k)*△e(k)>0 AND e(k)≤Ma THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行適當(dāng)?shù)腜ID控制。參數(shù)為：P2、I2、D2；
5)IF e(k)*△e(k)0 AND e(k)*△e(k-1)>0 THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行較弱的PID控制。參數(shù)為：P3、I3、D3；
6)IF e(k)*△e(k)0 AND e(k)*△e(k-1)0 THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行較強(qiáng)的PID控制。參數(shù)為：P4；
7)IF e(k)=0 THEN防喘振閥控制不變。
其中Nmax、Nmin、Ma是為設(shè)定的誤差極限，且Nmax>Ma>Nmin；Nmax、Nmin、Ma參數(shù)以及PID參數(shù)都是工程師根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況確定的。
2．3 高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振模糊PID控制硬件平臺(tái)
系統(tǒng)硬件平臺(tái)是基于DSP的4～20 mA電流環(huán)電路，TMS320F2812DSP是TI公司出品高性能芯片，其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，性能優(yōu)越，特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的控制場(chǎng)合，如數(shù)據(jù)采集，工業(yè)自動(dòng)化控制等。在工業(yè)過(guò)程控制中，與電壓信號(hào)相比，4～20 mA電流環(huán)具有強(qiáng)大的抗干擾能力。而且防喘振閥也是采用4～20 mA電流控制。當(dāng)輸入電流為4 mA時(shí)，防喘振閥全開(kāi)；當(dāng)輸入電流20 mA時(shí)，防喘振閥全閉。系統(tǒng)電路原理如圖3所示。

在系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量傳感器產(chǎn)生的4～20 mA電流信號(hào)，再通過(guò)I／U轉(zhuǎn)換器，把4～20 mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～3 V電壓信號(hào)。信號(hào)進(jìn)入TMS320F2812DSP中進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，CPU經(jīng)過(guò)計(jì)算相應(yīng)，輸出相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)D／A和芯片XTR110轉(zhuǎn)化后為轉(zhuǎn)換為4～20 mA電流信號(hào)。
2．4 高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振模糊PID控制軟件設(shè)計(jì)
通過(guò)采集到的風(fēng)量、風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)過(guò)DSP中進(jìn)行模糊PID調(diào)節(jié)控制。在模糊PID控制對(duì)變參數(shù)PID的量化因素Kp，Ki，Kd進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。圖4為系統(tǒng)軟件流程圖。

3 結(jié)束語(yǔ)
利用模糊PID控制鼓風(fēng)機(jī)防喘振其效果具有很好的動(dòng)態(tài)特性和出色的穩(wěn)態(tài)特性，抗干擾強(qiáng)，有較強(qiáng)的魯棒性，非常適合風(fēng)量、風(fēng)壓非線性、時(shí)變、強(qiáng)干擾的不確定復(fù)雜因數(shù)的系統(tǒng)。