CN116068880B - 一种基于模糊pid的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统 - Google Patents

一种基于模糊pid的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统 Download PDF

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CN116068880B CN202310042707.8A CN202310042707A CN116068880B CN 116068880 B CN116068880 B CN 116068880B CN 202310042707 A CN202310042707 A CN 202310042707A CN 116068880 B CN116068880 B CN 116068880B
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Abstract

本发明涉及智能控制技术领域，提出了一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，该系统根据模糊论域和初始基本论域获得参数的量化因子和比例因子，根据料筒的温度调节尺度改正参数的基本论域，根据料筒的满容比和熔融完成进度计算料筒的温度影响程度，根据料筒的温度影响程度计算模糊变量，根据三角形隶属度函数和模糊控制表获得参数调整量的修正值，根据参数调整量的修正值获得调整后的最终参数，根据最终参数和温差获得料筒的温度调控量，根据温度调控量对料筒进行温度调节。本发明通过对模糊变量的改正，结合模糊PID进行料筒温度的精准调控。

Description

一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统。
背景技术
改性尼龙是以尼龙原料为基料，加以改变其物理性质而形成的颗粒状产品，改姓尼龙为工程塑料中最大最重要的品种，具有很强的生命力，主要在于它改性后实现高性能化，具体表现为高热性能、高机械性能以及其他性能，所以，为了提高产品质量，对料筒的温度调控至关重要。
对于料筒温度的调控主要将料筒的温度位置在理想的温度范围内，实现原料的熔融，现有技术一般利用PID控制器进行调控，但是PID控制器的参数直接影响着调控效果，所以为了更准确的实现料筒温度调控，本发明利用模糊控制进行PID参数的整定，即基于模糊PID进行料筒温度调控。一般在料筒中原料的实际熔融过程中，料筒内原料多少和熔融进度影响着料筒对温度的需求，从而影响温度的调控，从而使得一般的模糊PID对料筒温度的调控准确度不高，所以本发明通过对模糊变量的改正，结合模糊PID进行料筒温度的精准调控。
发明内容
本发明提供一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，以解决现有的模糊PID对料筒温度的调控准确度不高的问题，所采用的技术方案具体如下：
本发明一个实施例提供了一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，该系统包括以下模块：
数据采集模块，通过传感器获得料筒的实际温度和理想温度；
初始变量设置模块，设置PID控制器的所有参数的模糊论域，根据所有参数的模糊论域和初始基本论域获得所有参数的量化因子和比例因子；
参数论域改正模块，获得不同料筒在不同时间点的温度调控尺度，根据料筒的温度调节尺度改正PID控制器的所有参数的基本论域；
模糊变量获取模块，根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度，根据料筒的温度影响程度计算模糊变量，根据三角形隶属度函数和模糊控制表获得参数调整量的修正值；
温度调节模块，根据PID的所有参数和参数调整量的修正值获得调整后的最终参数，根据最终参数和料筒的温差获得料筒的温度调控量，根据温度调控量对料筒进行温度调节。
进一步地，所述设置PID控制器的所有参数的模糊论域，包括的具体步骤如下：
PID控制器的所有参数包括：
Figure SMS_1
、
Figure SMS_2
、
Figure SMS_3
、温差e以及温差变化率
Figure SMS_4
，设置PID控制 器的所有参数的模糊论域为[-A,A]。
进一步地，所述根据所有参数的模糊论域和初始基本论域获得所有参数的量化因子和比例因子，包括的具体步骤如下：
根据实际温度控制确定温差e的初始基本论域为[-B,B]，获得温差e对应的量化因 子为
Figure SMS_5
；
根据实际温度控制确定温差变化率
Figure SMS_6
的初始基本论域为[-E,E]，获得温差变化率
Figure SMS_7
对应的量化因子为
Figure SMS_8
；
根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure SMS_9
的初始基本论域为[-F,F]，则
Figure SMS_10
的比 例因子为
Figure SMS_11
；
根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure SMS_12
的初始基本论域为[-H,H]，则
Figure SMS_13
对应 的比例因子为
Figure SMS_14
；
根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure SMS_15
的初始基本论域为[-G,G]，则
Figure SMS_16
对 应的比例因子为
Figure SMS_17
。
进一步地，所述获得不同料筒在不同时间点的温度调控尺度，包括的具体步骤如下：
第x个料筒在
Figure SMS_18
时间点的温度调节尺度的计算公式为：
Figure SMS_19
式中，
Figure SMS_22
表示为第x个料筒在
Figure SMS_24
时间点的温度调节尺度，
Figure SMS_26
表示第x个料筒内的 原料含量，
Figure SMS_21
表示料筒的最大容量，
Figure SMS_23
表示生产过程中一个熔融周期的长度，
Figure SMS_25
表示时间 点，
Figure SMS_27
表示
Figure SMS_20
时间点对应的熔融周期的起始时间。
进一步地，所述料筒温度调节量的影响程度的方法为，包括的具体步骤如下：
根据不同料筒在不时间点的温度调节尺度，确定
Figure SMS_30
，
Figure SMS_32
，
Figure SMS_34
对应不同的基本 论域大小，分别表示为
Figure SMS_29
，
Figure SMS_31
，
Figure SMS_33
，其中，
Figure SMS_35
表示为第x个料筒在
Figure SMS_28
时间点的温度调节尺 度。
进一步地，所述根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度，包括的具体步骤如下：
当第x个料筒在
Figure SMS_37
时间点的温差
Figure SMS_43
大于0，即第x个料筒在
Figure SMS_52
时间点的温度大于 系统设置的料筒的理想温度时，第x个料筒在
Figure SMS_45
时间点的温度影响程度为
Figure SMS_51
；当第x个料筒在
Figure SMS_40
时间点的温差
Figure SMS_53
小于0，即第x个料筒在
Figure SMS_39
时 间点的温度小于系统设置的料筒的理想温度时，第x个料筒在
Figure SMS_49
时间点的温度影响程度为
Figure SMS_36
，其中，
Figure SMS_46
表示第x个料筒内的原料含量，
Figure SMS_42
表示料筒的最 大容量，
Figure SMS_47
表示生产过程中一个熔融周期的长度，
Figure SMS_44
表示时间点，
Figure SMS_50
表示
Figure SMS_38
时间点对应的熔 融周期的起始时间，
Figure SMS_48
表示第x个料筒的满容比，
Figure SMS_41
表示y时刻第x个料筒内原料的熔 融完成进度。
进一步地，所述实现料筒温度调控的方法为，包括的具体步骤如下：
将第x个料筒在
Figure SMS_54
时间点的温差
Figure SMS_59
与第x个料筒在
Figure SMS_60
时间点的温度影响程度
Figure SMS_56
的乘积作为温差模糊变量
Figure SMS_58
，将第x个料筒在
Figure SMS_61
时间点的温差变化率
Figure SMS_63
与第x 个料筒在
Figure SMS_55
时间点的温度影响程度
Figure SMS_57
的乘积作为温差变化率模糊变量
Figure SMS_62
。
进一步地，所述根据三角形隶属度函数和模糊控制表获得参数调整量的修正值，包括的具体步骤如下：
根据第x个料筒在
Figure SMS_64
时间点的温差模糊变量
Figure SMS_65
和温差模糊变量的三角形隶属 度函数，获得第x个料筒对应的温差语言变量；同理，根据第x个料筒在
Figure SMS_66
时间点的温差变化 率模糊变量
Figure SMS_67
和温差变化率模糊变量的三角形隶属度函数，获得第x个料筒对应的温 差变化率语言变量；
对于第x个料筒，根据第x个料筒对应的温差语言变量和温差变化率语言变量，以 及参数调整量
Figure SMS_68
，
Figure SMS_69
，
Figure SMS_70
对应的模糊控制表，获得第x个料筒的
Figure SMS_71
语言变量、
Figure SMS_72
语言变量以及
Figure SMS_73
语言变量；分别根据第x个料筒的每个参数调整量的语言变量以及对应 的三角形隶属度函数，获得每个参数调整量对应的参数模糊变量；
将每个参数调整量的比例因子与每个参数调整量对应的参数模糊变量的乘积记为每个参数调整量的修正值。
进一步地，所述根据最终参数和料筒的温差获得料筒的温度调控量，包括的具体步骤如下：
第x个料筒的温度调控量的具体计算公式为：
Figure SMS_74
式中，
Figure SMS_76
表示第x个料筒的温度调控量，
Figure SMS_78
、
Figure SMS_80
和
Figure SMS_77
为PID的参数
Figure SMS_79
、
Figure SMS_81
和
Figure SMS_82
经过调整后的最终参数，
Figure SMS_75
表示第x个料筒的温差。
本发明的有益效果是：本发明根据模糊控制进行PID参数的整定，其中利用料筒的内的原料含量以及熔融完成进度，对模糊变量进行改正，从而进行更准确的模糊控制，实现料筒温度的精准调控；根据实际料筒内原料的熔融过程，分析料筒不同状态对温度的不同响应，确定不同料筒在不同时刻温度调节尺度，使得当前温度调控更加符合料筒内原料熔融过程，从而提高料筒温度调控的准确性，同时不同的调节尺度有效增加料筒温度调控速度；相比与现有方法来说，根据料筒的内的原料含量以及熔融完成进度对料筒的接受温度的影响，对温度偏差和偏差的变化率进行改正，使得温度偏差和偏差的变化率反应料筒更准确的温度需求，即获得更加准确的模糊变量，从而实现更加准确的料筒温度的调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例所提供一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统的结构框图。
图2为温差模糊变量的三角形隶属度函数。
图3为参数
Figure SMS_83
的参数调整量
Figure SMS_84
的模糊控制表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例所提供一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统的结构框图，该系统包括以下模块：
数据采集模块用于通过传感器采集数据参数。
具体包括：
对于改性尼龙生产中料筒温度的控制，主要根据料筒的实际温度与系统设置的料筒的理想温度之间的差值对料筒温度进行调控，所以在调控过程中首先需要通过传感器获得料筒的实际温度和理想温度。
在生产过程中，料筒的理想温度需要根据料筒中的不同原料而设置，因此，需要工作人员根据料筒中的原料设置料筒的理想温度；而料筒的实际温度需要实时获取，一般在料筒中的多个预设位置上安装多个温度传感器，通过温度传感器实时采集料筒的多个温度，将传感器采集的多个温度的均值作为料筒的实际温度。
初始变量设置模块用于获得PID控制器的所有参数的量化因子和比例因子。
需要说明的是，对于改性尼龙生产中料筒温度的控制，一般采用模糊PID进行料筒温度调控，料筒内原料的熔融过程影响着温度的需求差异，从而影响着料筒温度的调控，所以本实施例利用料筒内原料含量以及熔融精度对模糊变量进行改正，从而实现更准确的料筒温度调控。
通过在模糊PID控制在传统PID控制器上加入模糊控制算法，根据PID控制器的所 有参数之间的关系对PID控制器的所有参数进行调节，PID控制器的所有参数包括：
Figure SMS_86
、
Figure SMS_89
、
Figure SMS_92
、温差e以及温差变化率
Figure SMS_87
，对PID控制器的所有参数进行调节的具体方法为：在当前控 制系统中以温差e和温差变化率
Figure SMS_90
作为输入变量，输出PID控制器的其他三个参数
Figure SMS_93
、
Figure SMS_94
和
Figure SMS_85
的调整量
Figure SMS_88
、
Figure SMS_91
和
Figure SMS_95
。
为了在模糊控制中建立不同关系的联系，设置PID控制器的所有参数的模糊论域为[-A,A]，本实施例中A=3，在其他实施例中，实施人员可根据需要设置A。
根据PID控制器的所有参数的模糊论域和初始基本论域，获得PID控制器的所有参数的量化因子和比例因子，包括：
1、根据实际温度控制确定温差e的初始基本论域为[-B,B]，在本实施例中B=20，在 其他实施例中，实施人员可根据需要设置B,获得温差e对应的量化因子为
Figure SMS_96
。
2、根据实际温度控制确定温差变化率
Figure SMS_97
的初始基本论域为[-E,E]，在本实施例中 E=2，在其他实施例中，实施人员可根据需要设置E，获得温差变化率
Figure SMS_98
对应的量化因子为
Figure SMS_99
。
3、根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure SMS_100
的初始基本论域为[-F,F]，在本实施 例中F=3，在其他实施例中，实施人员可根据需要设置F，则
Figure SMS_101
的比例因子为
Figure SMS_102
。
4、根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure SMS_103
的初始基本论域为[-H,H]，在本实施 例中H=0.6，在其他实施例中，实施人员可根据需要设置H，则
Figure SMS_104
对应的比例因子为
Figure SMS_105
。
5、根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure SMS_106
的初始基本论域为[-G,G]，在本实施 例中G=0.06，在其他实施例中，实施人员可根据需要设置G，则
Figure SMS_107
对应的比例因子为
Figure SMS_108
。
参数论域改正模块用于根据料筒的温度调节尺度改正PID控制器的所有参数的基本论域。
具体包括：
需要说明的是，根据上述模块设置初始的模糊控制变量，然后基于模糊控制变量和PID 控制器即可实现料筒温度的调控。由于改性尼龙在料筒的熔融过程中为了保证原料本身物理性质的同时快速完全的对原料进行熔融，从而使料筒本身的特点及熔融过程对料筒温度的需求可能存在差异产生影响，在一个熔融周期内随着原料状态的变化，使温度的需求发生变化为熔融周期开始阶段，在温度范围内调控到较高的温度，以加快原料熔融，在熔融周期后半段，在温度范围内调控到较低的温度，以避免热量浪费。同时料筒内的原料含量对料筒熔融状态产生影响，料筒原料越多，其熔融速度越慢，因此在料筒温度调控时，需要对不同的料筒及不同时间点进行不同程度的调控。
1、获得不同料筒在不同时间点的温度调控尺度。
通过料筒本身的进行分析，可以知道料筒内的原料含量以及熔炼周期的不同时间点对料筒内的温度的影响不同，因此，不同料筒在不同时间点的温度调节尺度的计算公式为：
Figure SMS_109
式中，
Figure SMS_111
表示为第x个料筒在
Figure SMS_113
时间点的温度调节尺度，
Figure SMS_115
表示第x个料筒内的 原料含量，
Figure SMS_112
表示料筒的最大容量，
Figure SMS_114
表示生产过程中一个熔融周期的长度，
Figure SMS_116
表示时间 点，
Figure SMS_117
表示
Figure SMS_110
时间点对应的熔融周期的起始时间。
Figure SMS_118
表示第x个料筒的满容比，即第x个料筒中的原料含量接近于料筒的最大容量的 程度，第x个料筒中的原料含量
Figure SMS_119
越大，第x个料筒的满容比
Figure SMS_120
越大，第x个料筒内的原料 的熔融速度越慢，第x个料筒的耐温性越高，则第x个料筒中和d原料对料筒温度d变化的响 应越慢，所以第x个料筒在y时刻的温度调节尺度
Figure SMS_121
越大
Figure SMS_122
表示y时刻第x个料筒 内原料的熔融完成进度，在一个熔融周期中，随着时间的推移即
Figure SMS_123
的增加，第x 个料筒内原料的熔融完成进度越高，此时第x个料筒内的温度越稳定，所以第x个料筒在y时 刻的温度调节尺度
Figure SMS_124
越小。
2、根据料筒的温度调节尺度改正PID控制器的所有参数的基本论域。
在模糊PID对料筒温度控制中，对于温度的调节尺度主要在于PID的参数
Figure SMS_126
、
Figure SMS_131
和
Figure SMS_135
参数调整量
Figure SMS_127
，
Figure SMS_132
，
Figure SMS_136
对应的基本论域，因为当前模糊控制中PID控制器的所有 参数的模糊论域一致，所以参数调整量
Figure SMS_139
，
Figure SMS_125
，
Figure SMS_129
对应的基本论域越大，参数调整量 对应的比例因子
Figure SMS_133
，
Figure SMS_137
，
Figure SMS_128
越大，所以模糊后相同的变量语言对应的
Figure SMS_130
，
Figure SMS_134
，
Figure SMS_138
越 大，即PID参数的温度调节尺度越大。
根据不同料筒在不时间点的温度调节尺度，确定
Figure SMS_142
，
Figure SMS_143
，
Figure SMS_145
对应不同的基本 论域大小，分别表示为
Figure SMS_141
，
Figure SMS_144
，
Figure SMS_146
，其中，
Figure SMS_147
表示为第x个料筒在
Figure SMS_140
时间点的温度调节尺 度。
根据实际料筒内原料的熔融过程，分析料筒在不同状态对温度的不同响应程度，确定不同料筒在不同时间点的温度调节尺度，然后利用温度调节尺度对PID控制器的所有参数的基本论域进行改正，使得当前温度调控更加符合料筒内原料熔融过程，从而提高料筒温度调控的准确性，同时不同的调节尺度有效增加料筒温度调控速度。
模糊变量获取模块用于根据料筒的温度影响程度计算模糊变量，进而获得参数调整量的修正值。
具体包括：
1、根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度。
需要说明的是，改性尼龙实际生产过程中，料筒的温度控制范围为一定温度范围，此时在熔融过程中，料筒的内的原料含量以及熔融完成进度影响着料筒的接受温度，所以在不同料筒在不同时刻的温度偏差对应不同的温度调控需求。此时，首先判断料筒的熔融周期进度对温度调控的影响。
料筒熔融越接近于熔融周期后半段，则料筒内原料的熔融完成度越高，料筒对高温的需求越低，此时为了减少热量浪费，需要使料筒温度在料筒温度调节范围内需求越低，则对应对于升温调节的量越低，对于降温调节的量越高；料筒熔融越接近于熔融周期前半段，则料筒内原料的熔融完成度越低，料筒对高温的需求越高，此时为了加快融入速度，需要料筒温度在料筒温度调节范围内需求越高，则对应升温调节量越高，对于降温调节量越低。同时对于料筒原料含量对于温度调控的影响为：料筒内原料越多，原料对料筒升温降温的响应越慢，为了快速使得原料温度达到理想温度，则在升温调节量越高；同时原料越多，其内部储存的热量越多，料筒物料本身温度下降速度越慢，所以降温调节量越高。
根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度，具体 为：当第x个料筒在
Figure SMS_149
时间点的温差
Figure SMS_151
大于0，即第x个料筒在
Figure SMS_160
时间点的温度大于系统 设置的料筒的理想温度时，第x个料筒在
Figure SMS_153
时间点的温度影响程度为
Figure SMS_164
；当第x个料筒在
Figure SMS_154
时间点的温差
Figure SMS_163
小于0，即第x个料筒在
Figure SMS_152
时 间点的温度小于系统设置的料筒的理想温度时，第x个料筒在
Figure SMS_161
时间点的温度影响程度为
Figure SMS_148
，其中，
Figure SMS_158
表示第x个料筒内的原料含量，
Figure SMS_155
表示料筒的最 大容量，
Figure SMS_162
表示生产过程中一个熔融周期的长度，
Figure SMS_157
表示时间点，
Figure SMS_165
表示
Figure SMS_150
时间点对应的熔 融周期的起始时间，
Figure SMS_159
表示第x个料筒的满容比，
Figure SMS_156
表示y时刻第x个料筒内原料的熔 融完成进度。
当第x个料筒在
Figure SMS_166
时间点的温度大于系统设置的料筒的理想温度时，需要进行降 温调节，此时，
Figure SMS_167
越大，则y时刻第x个料筒内原料的熔融完成进度越趋近于熔融周期 后半段，此时降温调节量越大，第x个料筒在
Figure SMS_168
时间点的的温度影响程度越大；当第x个料筒 在
Figure SMS_169
时间点的温度小于系统设置的料筒的理想温度时，需要进行升温调节，此时
Figure SMS_170
越 大则升温调节量越小，第x个料筒在
Figure SMS_171
时间点的温度影响程度越小。
2、根据料筒的温度影响程度计算模糊变量。
在模糊PID对料筒温度控制中，通过模糊控制PID的参数，再利用PID控制器进行温 度调控。此时温度调节量受料筒的温差e以及温差变化率
Figure SMS_172
的直接影响，所以原料熔融完成 进度与料筒原料含量对料筒温度调节量的影响直接体现在对温度偏差
Figure SMS_173
和偏差的变化率
Figure SMS_174
的影响。
将第x个料筒在
Figure SMS_177
时间点的温差
Figure SMS_180
与第x个料筒在
Figure SMS_183
时间点的温度影响程度
Figure SMS_176
的乘积作为温差模糊变量
Figure SMS_179
，将第x个料筒在
Figure SMS_182
时间点的温差变化率
Figure SMS_184
与第x 个料筒在
Figure SMS_175
时间点的温度影响程度
Figure SMS_178
的乘积作为温差变化率模糊变量
Figure SMS_181
。
利用以上步骤，根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度对温差和温差变化率进行改正，获得更准确反应料筒的温度的温差模糊变量和温差变化率模糊变量，从而实现更加准确的料筒温度的调控。
3、根据三角形隶属度函数和模糊控制表获得参数调整量的修正值。
根据第x个料筒在
Figure SMS_185
时间点的温差模糊变量
Figure SMS_186
和温差模糊变量的三角形隶属 度函数，获得第x个料筒对应的温差语言变量；同理，根据第x个料筒在
Figure SMS_187
时间点的温差变化 率模糊变量
Figure SMS_188
和温差变化率模糊变量的三角形隶属度函数，获得第x个料筒对应的温 差变化率语言变量。
例如，如图2所示为温差模糊变量的三角形隶属度函数，其中，横轴为模糊论域数 值，纵轴为每个温差语言变量的隶属程度，根据温差的模糊论域[-A,A]获得温差模糊变量 的三角形隶属度函数，温差语言变量分别为：负大NB、负中NM、负小NS、零ZO、正小PS、正中PM 以及正大PB，且每个温差语言变量服从三角形隶属度函数分布，即当前模糊控制器选择三 角形隶属度函数对变量进行模糊化；同理，获得温差变化率语言变量的三角形隶属度函数， 以及参数调整量
Figure SMS_191
，
Figure SMS_194
，
Figure SMS_196
的三角形隶属度函数。根据现有的温度控制模糊推理确 定PID的参数
Figure SMS_189
、
Figure SMS_192
和
Figure SMS_195
参数调整量
Figure SMS_197
，
Figure SMS_190
，
Figure SMS_193
对应的模糊控制表，确定模糊控制 表为现有技术，此处不再赘述。
例如，如图3所示为参数
Figure SMS_198
的参数调整量
Figure SMS_199
的模糊控制表，其中，行号为温差变 化率语言变量，列号为温差语言变量，表格的具体数据为
Figure SMS_200
语言变量。
对于第x个料筒，根据第x个料筒对应的温差语言变量和温差变化率语言变量，以 及参数调整量
Figure SMS_201
，
Figure SMS_202
，
Figure SMS_203
对应的模糊控制表，获得第x个料筒的
Figure SMS_204
语言变量、
Figure SMS_205
语言变量以及
Figure SMS_206
语言变量；分别根据第x个料筒的每个参数调整量的语言变量以及对应 的三角形隶属度函数，获得每个参数调整量对应的参数模糊变量。
例如，第x个料筒对应的温差语言变量为负小NS，温差变化率语言变量负中NM，根 据如图3所示的参数调整量
Figure SMS_207
对应的模糊控制表，获得第x个料筒的
Figure SMS_208
语言变量为正 中PM，根据第x个料筒的
Figure SMS_209
语言变量为正中PM，以及参数调整量
Figure SMS_210
对应的三角形隶属 度函数，获得参数调整量
Figure SMS_211
对应的参数模糊变量为2。
将每个参数调整量的比例因子与每个参数调整量对应的参数模糊变量的乘积记为每个参数调整量的修正值。
温度调节模块用于根据参数调整量的修正值获得料筒的温度调控量。
具体包括：
第x个料筒的温度调控量的具体计算公式为：
Figure SMS_212
式中，
Figure SMS_215
表示第x个料筒的温度调控量，
Figure SMS_217
、
Figure SMS_219
和
Figure SMS_214
为PID的参数
Figure SMS_216
、
Figure SMS_218
和
Figure SMS_220
经过调整后的最终参数，
Figure SMS_213
表示第x个料筒的温差。
PID的参数
Figure SMS_221
、
Figure SMS_222
和
Figure SMS_223
经过调整后的最终参数
Figure SMS_224
、
Figure SMS_225
和
Figure SMS_226
的计算公式为：
Figure SMS_227
Figure SMS_228
Figure SMS_229
式中，
Figure SMS_233
、
Figure SMS_236
和
Figure SMS_240
分别为PID的参数
Figure SMS_232
、
Figure SMS_235
和
Figure SMS_238
的原始参数，
Figure SMS_241
、
Figure SMS_230
和
Figure SMS_234
分别为PID的参数
Figure SMS_237
、
Figure SMS_239
和
Figure SMS_231
的参数调整量的修正值。
根据温度调控量对第x个料筒进行温度调节。
本发明的系统包括数据采集模块、初始变量设置模块、参数论域改正模块、模糊变量获取模块以及温度调节模块，本发明根据模糊控制进行PID参数的整定，其中利用料筒的内的原料含量以及熔融完成进度，对模糊变量进行改正，从而进行更准确的模糊控制，实现料筒温度的精准调控；根据实际料筒内原料的熔融过程，分析料筒不同状态对温度的不同响应，确定不同料筒在不同时刻温度调节尺度，使得当前温度调控更加符合料筒内原料熔融过程，从而提高料筒温度调控的准确性，同时不同的调节尺度有效增加料筒温度调控速度；相比与现有方法来说，根据料筒的内的原料含量以及熔融完成进度对料筒的接受温度的影响，对温度偏差和偏差的变化率进行改正，使得温度偏差和偏差的变化率反应料筒更准确的温度需求，即获得更加准确的模糊变量，从而实现更加准确的料筒温度的调控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，其特征在于，该系统包括以下步骤：
数据采集模块，通过传感器获得料筒的实际温度和理想温度；
初始变量设置模块，设置PID控制器的所有参数的模糊论域，根据所有参数的模糊论域和初始基本论域获得所有参数的量化因子和比例因子；
参数论域改正模块，获得不同料筒在不同时间点的温度调控尺度，根据料筒的温度调节尺度改正PID控制器的所有参数的基本论域；
模糊变量获取模块，根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度，根据料筒的温度影响程度计算模糊变量，根据三角形隶属度函数和模糊控制表获得参数调整量的修正值；
温度调节模块，根据PID的所有参数和参数调整量的修正值获得调整后的最终参数，根据最终参数和料筒的温差获得料筒的温度调控量，根据温度调控量对料筒进行温度调节；
所述获得不同料筒在不同时间点的温度调控尺度，包括的具体步骤如下：
第x个料筒在
Figure QLYQS_1
时间点的温度调节尺度的计算公式为：
Figure QLYQS_2
式中，
Figure QLYQS_3
表示为第x个料筒在/>
Figure QLYQS_7
时间点的温度调节尺度，/>
Figure QLYQS_10
表示第x个料筒内的原料含量，/>
Figure QLYQS_4
表示料筒的最大容量，/>
Figure QLYQS_6
表示生产过程中一个熔融周期的长度，/>
Figure QLYQS_8
表示时间点，/>
Figure QLYQS_9
表示
Figure QLYQS_5
时间点对应的熔融周期的起始时间；
所述根据料筒的温度调节尺度改正PID控制器的所有参数的基本论域，包括的具体步骤如下：
根据不同料筒在不时间点的温度调节尺度，确定
Figure QLYQS_11
，/>
Figure QLYQS_15
，/>
Figure QLYQS_17
对应不同的基本论域大小，分别表示为/>
Figure QLYQS_13
，/>
Figure QLYQS_14
，/>
Figure QLYQS_16
，其中，/>
Figure QLYQS_18
表示为第x个料筒在/>
Figure QLYQS_12
时间点的温度调节尺度；
所述根据料筒的满容比和料筒内原料的熔融完成进度计算料筒的温度影响程度，包括的具体步骤如下：
当第x个料筒在
Figure QLYQS_30
时间点的温差/>
Figure QLYQS_22
大于0，即第x个料筒在/>
Figure QLYQS_26
时间点的温度大于系统设置的料筒的理想温度时，第x个料筒在/>
Figure QLYQS_32
时间点的温度影响程度为/>
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；当第x个料筒在/>
Figure QLYQS_34
时间点的温差/>
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小于0，即第x个料筒在/>
Figure QLYQS_29
时间点的温度小于系统设置的料筒的理想温度时，第x个料筒在/>
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时间点的温度影响程度为/>
Figure QLYQS_19
，其中，
Figure QLYQS_25
表示第x个料筒内的原料含量，/>
Figure QLYQS_24
表示料筒的最大容量，/>
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表示生产过程中一个熔融周期的长度，/>
Figure QLYQS_27
表示时间点，/>
Figure QLYQS_31
表示/>
Figure QLYQS_20
时间点对应的熔融周期的起始时间，/>
Figure QLYQS_23
表示第x个料筒的满容比，/>
Figure QLYQS_21
表示y时刻第x个料筒内原料的熔融完成进度；
所述根据料筒的温度影响程度计算模糊变量，包括的具体步骤如下：
将第x个料筒在
Figure QLYQS_39
时间点的温差/>
Figure QLYQS_41
与第x个料筒在/>
Figure QLYQS_44
时间点的温度影响程度/>
Figure QLYQS_38
的乘积作为温差模糊变量/>
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，将第x个料筒在/>
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时间点的温差变化率/>
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与第x个料筒在/>
Figure QLYQS_37
时间点的温度影响程度/>
Figure QLYQS_40
的乘积作为温差变化率模糊变量/>
Figure QLYQS_43
；
所述根据三角形隶属度函数和模糊控制表获得参数调整量的修正值，包括的具体步骤如下：
根据第x个料筒在
Figure QLYQS_47
时间点的温差模糊变量/>
Figure QLYQS_48
和温差模糊变量的三角形隶属度函数，获得第x个料筒对应的温差语言变量；同理，根据第x个料筒在/>
Figure QLYQS_49
时间点的温差变化率模糊变量/>
Figure QLYQS_50
和温差变化率模糊变量的三角形隶属度函数，获得第x个料筒对应的温差变化率语言变量；
对于第x个料筒，根据第x个料筒对应的温差语言变量和温差变化率语言变量，以及参数调整量
Figure QLYQS_51
，/>
Figure QLYQS_52
，/>
Figure QLYQS_53
对应的模糊控制表，获得第x个料筒的/>
Figure QLYQS_54
语言变量、/>
Figure QLYQS_55
语言变量以及/>
Figure QLYQS_56
语言变量；分别根据第x个料筒的每个参数调整量的语言变量以及对应的三角形隶属度函数，获得每个参数调整量对应的参数模糊变量；
将每个参数调整量的比例因子与每个参数调整量对应的参数模糊变量的乘积记为每个参数调整量的修正值。
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，其特征在于，所述设置PID控制器的所有参数的模糊论域，包括的具体步骤如下：
PID控制器的所有参数包括：
Figure QLYQS_57
、/>
Figure QLYQS_58
、/>
Figure QLYQS_59
、温差e以及温差变化率/>
Figure QLYQS_60
，设置PID控制器的所有参数的模糊论域为[-A,A]。
3.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，其特征在于，所述根据所有参数的模糊论域和初始基本论域获得所有参数的量化因子和比例因子，包括的具体步骤如下：
设置PID控制器的所有参数的模糊论域为[-A,A]；
根据实际温度控制确定温差e的初始基本论域为[-B,B]，获得温差e对应的量化因子为
Figure QLYQS_61
；
根据实际温度控制确定温差变化率
Figure QLYQS_62
的初始基本论域为[-E,E]，获得温差变化率/>
Figure QLYQS_63
对应的量化因子为/>
Figure QLYQS_64
；
根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure QLYQS_65
的初始基本论域为[-F,F]，则/>
Figure QLYQS_66
的比例因子为/>
Figure QLYQS_67
；
根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure QLYQS_68
的初始基本论域为[-H,H]，则/>
Figure QLYQS_69
对应的比例因子为/>
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；
根据PID控制器实际参数的变化，确定
Figure QLYQS_71
的初始基本论域为[-G,G]，则/>
Figure QLYQS_72
对应的比例因子为/>
Figure QLYQS_73
。
4.根据权利要求1所述的一种基于模糊PID的改性尼龙生产过程料筒温度调控系统，其特征在于，所述根据最终参数和料筒的温差获得料筒的温度调控量，包括的具体步骤如下：
第x个料筒的温度调控量的具体计算公式为：
Figure QLYQS_74
式中，
Figure QLYQS_76
表示第x个料筒的温度调控量，/>
Figure QLYQS_78
、/>
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和/>
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为PID的参数/>
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、/>
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和/>
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经过调整后的最终参数，/>
Figure QLYQS_75
表示第x个料筒的温差。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116679551B (zh) * 2023-07-31 2023-10-13 欣灵电气股份有限公司 基于编码器反馈排线轴速度的绕线机自动控制方法
CN117283750A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种新材料色母粒环保型干燥设备及干燥方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111983918A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 南通大学 一种基于改进型模糊Smith-PID的电加热炉温度控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5748467A (en) * 1995-02-21 1998-05-05 Fisher-Rosemont Systems, Inc. Method of adapting and applying control parameters in non-linear process controllers
JP3774705B2 (ja) * 2003-03-10 2006-05-17 ヨシオ電子株式会社 ファジィ・ｐｉｄ制御装置およびファジィ・ｐｉｄ制御プログラム
CN101117019B (zh) * 2006-07-31 2010-12-29 广西工学院 全自动注吹塑料中空成型机温度控制装置及温度控制方法
CN102129221A (zh) * 2010-01-15 2011-07-20 丹纳赫西特传感工业控制（天津）有限公司 一种基于模糊控制的塑料挤出装置温度控制专用pid方法
CN104890205B (zh) * 2015-05-20 2017-05-10 华中科技大学 一种注塑机料筒温度控制方法
CN113934239A (zh) * 2021-09-23 2022-01-14 深圳市迪嘉机械有限公司 一种基于模糊pid算法的电动注塑压力控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111983918A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 南通大学 一种基于改进型模糊Smith-PID的电加热炉温度控制方法

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