CN104407512A

CN104407512A - 一种模糊pid控制的胶囊溶胶罐控制方法

Info

Publication number: CN104407512A
Application number: CN201410454977.0A
Authority: CN
Inventors: 俞斌锋
Original assignee: ZHEJIANG LVJIAN CAPSULE Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG LVJIAN CAPSULE Co Ltd
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-03-11

Abstract

本发明公开了一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，步骤包括：步骤一、通过液位传感变送器获得液位实时值，与液位设定值比较计算的液位偏差e与偏差的导数值ec；步骤二、把e与ec作为模糊PID控制器的输入，通过模糊化、模糊推理、去模糊化获得PID参数的修正值；步骤三、把修正后的控制器输出作为水泵的输入，从而改变溶胶罐液位，达到控制的目的；步骤四、再次测量液位并进行第二次修正。本发明通过模糊控制用于时变、时滞以及非线性系统的控制,具有较强的鲁棒性,不需要建立精确的数学模型；控制精度高，控制规则简单，可以明显减小液位超调量，有效地提高过程系统的反应速度和控位精度，并且易于实现计算机控制。

Description

一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法

【技术领域】

本发明涉及胶囊加工技术领域，特别是模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法的技术领域。

【背景技术】

在胶囊制药过程中使用的胶液一般利用溶胶罐进行融化、配液、混合等，在溶胶罐中将明胶放入到设定量的水中浸泡溶成胶液，浸泡完成后用循环热水或热气对溶胶罐进行加热，在胶液达到设定温度时，将胶液从溶胶罐中放出并过滤，在过滤后的胶液中加入适量食用色素和二氧化钛等物料后，然后进行后续生产工序。

在实际生产中，溶胶罐内胶液的液位需要控制器控制，否则会影响工艺操作，影响生产胶囊的质量，控制系统需要对胶液液位进行控制，使其保持在设定水平。PID控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，在使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。模糊PID控制器是在普通PID控制器的基础上，加上一个模糊控制环节而构成。其中，模糊控制环节根据系统的实时状态，在线分别调节PID控制器的三个参数。由于此种控制方式需要同时在线调节PID控制器的三个参数，模糊推理规则过于复杂，所表达的经验知识往往是粗略和不全面的。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，可以明显减小液位超调量，有效地提高过程系统的反应速度和控位精度，并且易于实现计算机控制。

为实现上述目的，本发明提出了一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，控制方法利用模糊控制与PID控制结合的形式对胶囊溶胶罐液位进行定值控制，步骤包括：

步骤一、通过液位传感变送器获得液位实时值，与液位设定值比较计算的液位偏差e与偏差的导数值ec；

步骤二、把e与ec作为模糊PID控制器的输入，通过模糊化、模糊推理、去模糊化获得PID参数的修正值；

步骤三、把修正后的控制器输出作为水泵的输入，从而改变溶胶罐液位，达到控制的目的；

步骤四、再次测量液位并进行第二次修正。

作为优选，所述液位偏差e＝液位设定值yo-t时刻测量值y1；所述液位偏差导数ec＝(t+T时刻测量值y2-t时刻测量值y1)/采样周期T。

作为优选，所述模糊PID控制器是以液位偏差e和液位偏差导数ec作为输入，PID控制器的三个参数P、I、D的修正△Kp、△Ki、△Kd作为输出。

作为优选，所述模糊PID控制器的模糊化过程为取液位偏差e和液位偏差导数ec和输出△Kp、△Ki、△Kd模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，子集中元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。

作为优选，所述模糊PID控制器的模糊推理过程为建立模糊控制规则表，得到液位偏差e和液位偏差导数ec和输出△Kp、△Ki、△Kd的隶属度函数关系。

本发明的有益效果：本发明通过模糊控制与常规PID控制的结合，弥补了两者各自的缺陷，模糊控制可用于时变、时滞以及非线性系统的控制,具有较强的鲁棒性,不需要建立精确的数学模型；使用模糊PID控制胶囊溶胶罐液位，控制精度高，控制效果好，控制规则简单，可以进行在线实时PID参数整定，可以明显减小液位超调量，有效地提高过程系统的反应速度和控位精度，并且易于实现计算机控制。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法的控制框图；

图2是本发明一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法的控制流程图；

图3是本发明中液位偏差e的隶属度函数；

图4是本发明中液位偏差导数值ec的隶属度函数；

【具体实施方式】

参阅图1、图2、图3、图4，本发明，控制方法利用模糊控制与PID控制结合的形式对胶囊溶胶罐液位进行定值控制，步骤包括：

步骤四、再次测量液位并进行第二次修正。

所述液位偏差e＝液位设定值yo-t时刻测量值y1；所述液位偏差导数ec＝(t+T时刻测量值y2-t时刻测量值y1)/采样周期T。所述模糊PID控制器是以液位偏差e和液位偏差导数ec作为输入，PID控制器的三个参数P、I、D的修正△Kp、△Ki、△Kd作为输出。所述模糊PID控制器的模糊化过程为取液位偏差e和液位偏差导数ec和输出△Kp、△Ki、△Kd模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，子集中元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。所述模糊PID控制器的模糊推理过程为建立模糊控制规则表，得到液位偏差e和液位偏差导数ec和输出△Kp、△Ki、△Kd的隶属度函数关系。

本发明工作过程：

本发明一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法在工作过程中，通过将模糊控制与常规PID控制结合的方法进行胶囊溶胶罐的液位控制，确定液位偏差e与液位偏差导数值ec的隶属度函数。

根据PID参数调整原则可以得到输出变量△Kp、△Ki、△Kd的控制规则如下表所示：

合并表中可以得出下面49条模糊控制规则：

1、If(E is NB)and(EC is NB)then(Kp is PB)(KI is NB)(KD is PS)

2、If(E is NB)and(EC is NM)then(Kp is PB)(KI is NB)(KD is NS)

3、If(E is NB)and(EC is NS)then(Kp is PM)(KI is NM)(KD is NB)

……

49、If(E is PB)and(EC is PB)then(Kp is NB)(KI is PB)(KD is PB)

本发明通过模糊控制与常规PID控制的结合，弥补了两者各自的缺陷，模糊控制可用于时变、时滞以及非线性系统的控制,具有较强的鲁棒性,不需要建立精确的数学模型；控制胶囊溶胶罐液位，控制精度高，控制效果好，控制规则简单，可以进行在线实时PID参数整定，可以明显减小液位超调量，有效地提高过程系统的反应速度和控位精度，并且易于实现计算机控制。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，其特征在于：所述控制方法利用模糊控制与PID控制结合的形式对胶囊溶胶罐液位进行定值控制，步骤包括：

步骤四、再次测量液位并进行第二次修正。

2.如权利要求1所述的一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，其特征在于：所述液位偏差e＝液位设定值yo-t时刻测量值y1；所述液位偏差导数ec＝(t+T时刻测量值y2-t时刻测量值y1)/采样周期T。

3.如权利要求1所述的一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，其特征在于：所述模糊PID控制器是以液位偏差e和液位偏差导数ec作为输入，PID控制器的三个参数P、I、D的修正△Kp、△Ki、△Kd作为输出。

4.如权利要求1所述的一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，其特征在于：所述模糊PID控制器的模糊化过程为取液位偏差e和液位偏差导数ec和输出△Kp、△Ki、△Kd模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，子集中元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。

5.如权利要求1所述的一种模糊PID控制的胶囊溶胶罐控制方法，其特征在于：所述模糊PID控制器的模糊推理过程为建立模糊控制规则表，得到液位偏差e和液位偏差导数ec和输出△Kp、△Ki、△Kd的隶属度函数关系。