CN117472099A - 一种基于模糊pid复合调控的灌装机液位控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，包括将灌装机液位通过液位变送器检测并将液位信号与设定的目标参数进行比较，得到当前时刻液位控制系统的误差信号，并将误差信号与设定的切换阈值进行比较，当误差信号在大于和小于设定值时，分别采用模糊控制和模糊PID控制对输入信号进行处理得到控制输出量，此输出量用于控制进料调节阀的开度从而使灌装机液位保持在目标范围内，当控制系统液位误差较大时采用模糊控制可以增加系统的响应速度，使被控液位快速接近设定值，误差较小时，采用模糊PID控制进行微调，使得灌装机液位得到快速且准确的调整，提高液位控制系统的动态适应能力，增强对灌装机液位控制的效果。
Description
技术领域
本发明涉及灌装生产中设备液位的控制技术领域，尤其涉及一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法。
背景技术
在食品饮料、日化品、医药等行业自动化生产过程中，液位的变化直接影响着产品的质量，关系生产过程的顺利进行。为了保障产品质量的一致性，对生产过程中的液位测量和调控具有十分重要的作用。目前工业中广泛应用的一种控制算法是根据被控变量误差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制的PID算法，需要建立系统的数学模型，根据设定值与当前值的偏差调节。具有使用简单，灵活，调节方便等特点，对简单的线性系统更加适用。
目前在工业生产设备的液位控制上很多都采用PID控制算法，具备一定的液位控制功能，但难以实现快速准确的控制，并且当被控系统存在较大干扰时，PID算法无法实现自适应的精准控制，会对被控系统带来大的波动，不利于生产加工的顺利进行。一种单容水箱液位随动系统模糊控制方法(202310690913.X)是目前的模糊PID液位控制算法，通过模糊原理优化PID控制参数，对误差进行调控，但当系统输入较大干扰时，由于其对PID控制参数的优化需要时间响应，不能快速的消除干扰带来的误差。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：基于背景技术中所提出的液位控制中使用PID控制算法控制速度和精度不高，并且很难克服生产过程中存在的多干扰问题，本发明提出了一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，结合了模糊PID控制算法和模糊控制算法，在实际的控制过程中将两种控制方法切换使用，消除这种干扰带来的影响。本发明还能够根据误差做出不同的控制响应，弥补其对强干扰控制性能的不足，同时实现对其高精度的控制。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，包括以下步骤：
通过液位传感器、液位变送器检测灌装机液位并将液位信号与设定的目标参数进行比较，得到当前时刻液位控制系统的误差信号；
将误差信号与设定的切换阈值进行比较，当误差信号在大于和小于设定值时，分别采用模糊控制和模糊PID控制对输入信号进行处理得到控制输出量，此输出量用于控制灌装机液位控制系统的进料调节阀的开度从而使灌装机液位保持在目标范围内。
进一步地，所述模糊PID控制模式包括以下流程：
S1.确定输入接口e、ec和输出接口ΔKP、ΔKIΔ和KD的取值范围；
S2.划分论域，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
S3.确定模糊子集，模糊子集采用负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七个模糊子集；
S4.隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
S5.设定模糊PID控制模式的模糊规则，根据被控系统的调试经验，规划输入接口e、ec和输出接口ΔKP、ΔKI和ΔKD之间的隶属度规则表，并将其转换为逻辑关系用相应机器语言写入微控制器；
S6.解模糊规则，采用重心法得到ΔKP、ΔKI和ΔKD模糊输出的具体输出值。
进一步地，重心法计算公式为：
其中K为解模糊得到的清晰量，为KP，KI，KD中的一个，为输出量模糊集合的隶属度，Kij输出量论域中的元素。
进一步地，将模糊PID控制模式的解模糊输出值带入PID公式得到该模式下的输出控制量：
u(k)＝KPe(k)+KIe(k)+KDec(k)
其中e(k)为第k次采样周期的液位误差；ec(k)为第k次采样周期的液位误差变化率；u(k)为第k次采样周期的控制量输出，KP为比例控制量系数，KI为积分控制量系数，KD为积分控制量系数。
进一步地，所述模糊控制模式包括以下步骤：
(1).确定输入接口e、ec和输出接口u的取值范围；
(2).划分论域，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
(3).确定模糊子集，模糊子集采用负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七个模糊子集；
(4).隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
(5).设定模糊控制模式的模糊规则，根据被控系统的调试经验，规划合理的输入接口e、ec和输出接口u之间的隶属度规则表，并将其转换为逻辑关系用相应机器语言写入微控制器；
(6).解模糊规则，采用重心法得到u模糊输出的具体输出值，并将控制量u输入灌装机进料调节阀实现液位控制。
进一步地，模糊控制模式的模糊规则有：
当输入接口e和ec的数值大于设定的正大边界值时，增加输出接口u的数值，当输入接口e和ec的数值小于设定的负大边界值时，减小输出接口u的数值。
进一步地，将模糊控制模式的解模糊输出值作为控制输入量，直接作用于被控系统。
进一步地，将灌装机液位误差和液位误差变化率作为灌装机液位控制系统的输入，将按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID算法和运用语言变量和模糊集合理论形成的模糊算法进行结合，第一条控制路线是将液位误差和液位误差变化率经过模糊化、模糊推理、解模糊对PID控制中的三个参数KP、KI、KD进行优化，再将KP、KI、KD三个参数输入PID控制中，由PID控制输出控制量；第二条控制路线为将液位误差和液位误差变化率输入模糊控制中，由模糊控制直接输出控制量；两条控制路线得到的控制量选择性的作为灌装机液位控制系统的控制量输出，使被控系统同时拥有模糊PID控制和模糊控制两种控制特性。
进一步地，将模糊控制和模糊PID控制两种控制模式通过设定误差切换阈值的方式进行结合，并在灌装机工作过程中进行实时切换，当灌装系统液位误差大于设定阈值时，控制器切换到模糊控制接口，实现液位误差的快速减小，当误差小于设定阈值时，控制器切换至模糊PID接口，实现被控液位的准确跟踪。
进一步地，所述灌装机液位控制系统包括调节阀，液位变送器和控制器；控制器中包括：
模糊优化模块：在液位误差数值小于设定阈值时，使用液位误差和液位误差变化率对PID参数KP、KI、KD进行模糊PID控制；
PID控制模块：使用KP、KI、KD三个参数带入PID公式输出的控制量；
模糊控制模块：当液位误差大于设定阈值时，使用液位误差和液位误差变化率经过模糊控制得到控制输出量，液位变送器置于料缸之中，变送器与控制器连接。
与现有的技术相比，本发明的有益效果为：
本发明将灌装机液位控制系统分为大偏差和小偏差模式，大偏差模式下采用具有专家经验的模糊控制产生快速响应，小偏差模式下采用具有自适应能力的模糊PID控制对灌装机液位进行高精度的控制。
应用本发明的硬件方案和模糊PID复合调控算法，采集灌装机实时液位信号，传输到CPU模块进行处理，经过控制算法、阈值切换和输出模块，从而实现精度高、速度快和抗干扰性能强的控制效果，大大提高罐装机的环境适应能力。
附图说明
图1为本实施例一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法的PID控制原理图；
图2为本实施例模糊控制原理图；
图3为本实施例模糊PID复合控制系统原理图；
图4为本实施例模糊PID复合控制液位的系统流程图；
图5为本实施例模糊规则中的三角形隶属度函数图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
需要注意的是，所述的术语仅是为了描述具体实施方式，示例在附图中示出，如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作﹑器件﹑组件和/或它们的组合。
本实施例的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，包括以下步骤：
通过液位变送器检测灌装机液位并将液位信号与设定的目标参数进行比较，得到当前时刻液位控制系统的误差信号；
将误差信号与设定的切换阈值进行比较，当误差信号在大于和小于设定值时，分别采用模糊控制和模糊PID控制对输入信号进行处理得到控制输出量，此输出量用于控制灌装机液位控制系统的进料调节阀的开度从而使灌装机液位保持在目标范围内。
灌装机液位控制包括有液位反馈采样、模糊优化、PID控制、模糊控制、阈值切换等五个阶段，液位反馈采样负者采集输入的液位误差和液位误差变化率；模糊优化、PID控制和模糊控制负者计算控制输出量；阈值切换负者选择输入控制量的路径；进行快速精准的液位控制将模糊控制和模糊PID控制两种控制模式通过设定误差切换阈值的方式进行结合，并在灌装机工作过程中进行实时切换，当灌装系统液位误差大于设定阈值时，控制器切换到模糊控制接口，实现液位误差的快速减小，当误差小于设定阈值时，控制器切换至模糊PID接口，实现被控液位的准确跟踪。
所述灌装机液位控制系统包括调节阀，液位变送器和控制器；控制器中包括：
模糊优化模块：在液位误差数值小于设定阈值时，使用液位误差和液位误差变化率对PID参数KP、KI、KD进行模糊PID控制；
PID控制模块：使用KP、KI、KD三个参数计算输出的控制量；
模糊控制模块：当液位误差大于设定阈值时，使用液位误差和液位误差变化率经过模糊控制得到控制输出量，液位变送器置于料缸之中，变送器与控制器连接。
作为其中一种实施例，所述模糊PID控制模式包括以下流程：
S1.确定输入接口e、ec和输出接口ΔKP、ΔKIΔ和KD的取值范围；
S2.划分论域，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
S3.确定模糊子集，模糊子集采用负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七个模糊子集，在隶属函数图中分别表示为NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB；
S4.隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
S5.设定模糊PID控制模式的模糊规则，根据被控系统的调试经验，规划输入接口e、ec和输出接口ΔKP、ΔKI和ΔKD之间的隶属度规则表，并将其转换为逻辑关系用相应机器语言写入微控制器；
S6.解模糊规则，采用重心法得到ΔKP、ΔKI和ΔKD模糊输出的具体输出值。
重心法计算公式为：
其中K为解模糊得到的清晰量，为KP、KI、KD中的一个，为输出量模糊集合的隶属度，Kij为输出量论域中的元素，每一个论域中的元素都有一个相对于的隶属度。
将模糊PID控制模式的解模糊输出值带入PID公式得到该模式下的输出控制量：
u(k)＝KPe(k)+KIe(k)+KDec(k)
其中e(k)为第k次采样周期的液位误差；ec(k)为第k次采样周期的液位误差变化率；u(k)为第k次采样周期的控制量输出，KP为比例控制量系数，KI为积分控制量系数，KD为积分控制量系数。
所述模糊控制模式包括以下步骤：
(1).确定输入接口e、ec和输出接口u的取值范围；
(2).划分论域，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
(3).确定模糊子集，模糊子集采用负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七个模糊子集，在隶属函数图中分别表示为NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB；
(4).隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
(5).设定模糊控制模式的模糊规则，根据被控系统的调试经验，规划合理的输入接口e、ec和输出接口u之间的隶属度规则表，并将其转换为逻辑关系用相应机器语言写入微控制器；
作为其中一种实施例，模糊控制模式的模糊规则有：
当输入接口e和ec的数值大于设定的正大边界值时，增加输出接口u的数值，当输入接口e和ec的数值小于设定的负大边界值时，减小输出接口u的数值。(6).解模糊规则，采用重心法得到u模糊输出的具体输出值，并将控制量u输入灌装机进料调节阀实现液位控制。将模糊控制模式的解模糊输出值作为控制输入量，直接作用于被控系统。
如图1-3所示的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，包括PID控制模块、模糊优化PID参数模块、模糊控制模块、阈值切换模块、液位检测模块和控制对象。将PID控制模块、模糊优化PID参数模块、模糊控制模块、阈值切换模块四个子模块的结合后称为控制器模块，系统运行时，将液位设定值输入控制器模块，当前的液位信息通过液位传感器获取，液位传感器在检查不同的液位时，会输出不同的模拟信号量。
作为一种实施例，将传感器输入的范围在4-20毫安中的模拟信号转换为范围在0到10000中的数字信号，不同的数字信号就代表着不同的液位，经过换算得到真实的液位数值，与液位设定值做差就可以得到误差数值，将得到的液位误差数值与上一次的液位误差数值做差就可以得到液位误差变化率数值，并将液位误差数值和液位误差变化率同时输入由四个子模块结合而成的控制器模块中，控制器经过对液位误差数值和液位误差变化率的处理得到当前时刻灌装机液位控制系统中所应该输出的控制量。
在本实施例中，当灌装机实时的液位误差大于设定阈值时，模糊控制模块输出的控制量和模糊优化PID参数模块、PID控制模块输出的控制量经过阈值切换模块，将模糊控制模块输出的控制量作用于灌装机液位控制系统。当实时的液位误差小于设定阈值时经过阈值切换模块，将模糊优化PID参数模块、PID控制模块输出的控制量作用于灌装机液位控制系统。
在本示例中，采用模糊优化PID参数模块、PID控制模块和模糊控制模块对灌装机液位传感器实时监测的当前液位值发送到控制器的信号进行模糊变换。模糊变换包括模糊化、规则库、推理机和解模糊化四个部分。模糊化是将输入和输出的实际值转化为模糊值的过程。
在模糊化过程中，需要将输入的液位误差数值和液位误差变化率实际值映射到模糊子集“负大”“负中”“负小”“零”“正小”“正中”“正大”中，以便于后续的处理。规则库是模糊控制系统中的核心部分，它包含了一系列的模糊规则用于描述输入和输出之间的关系。模糊规则通常采用“如果-那么”的形式。规则库的建立需要根据实际情况进行调整和优化，以提高控制系统的性能。推理机是模糊控制系统中的决策部分，它根据输入的模糊值和规则库中的模糊规则，进行推理和决策。解模糊化是将模糊输出值转化为实际控制信号的过程。使得灌装机运行中的液位误差得到快速且准确的调整，从而实现精度高、速度快和抗干扰性能强的控制效果，大大提高罐装设备的环境适应能力。
其中模糊优化PID参数模块在工作中主要包括对PID的三个参数KP、KI、KD进行优化，其中优化规则是影响最终的控制效果的重要参数之一。在模糊优化PID控制模块输出控制量之前，KP、KI、KD需要经过模糊优化规则完成自整定。
其中模糊优化规则设定包括以下几点：
液位误差大于设定值和误差变化率大于设定值时，此时误差为正，数值会一直增大，此时应该减小PID的比例控制参数KP；液位误差小于设定值和误差变化率小于设定值时，此时误差为负，数值会一直增大，此时应该增大PID的比例控制参数KP，积分控制参数KI和微分控制参数KD的优化规则类似。
通过对灌装机液位系统测试得到其输入接口液位误差e、液位误差变化率ec和输出接口ΔKP、ΔKIΔ、ΔKD的取值范围；将e、ec、ΔKP、ΔKIΔ和ΔKD均分在-6到6范围内，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；确定模糊子集，模糊子集采用“负大”“负中”“负小”“零”“正小”“正中”“正大”七个模糊子集，分别表示为“NB”“NM”“NS”“Z”“PS”“PM”“PB”；
隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系，隶属度函数如图5所示。
在PID中，增大Kp能提高响应速度；但是，Kp值过大会产生较大的超调，Kp过小会减慢响应速度。基于上述描述定义Kp的模糊规则如表1所示：
表1Kp的模糊规则
在系统控制中，积分控制主要是用来消除系统的稳态偏差。在调节过程的初期，积分作用应尽量弱，可设置为零；随着调节时间增加，增强积分作用，以减小调节静差。依据以上分析，制定的Ki模糊规则如表2所示：
表2Ki模糊规则
微分环节的调整主要是针对惯性过程，作用在于改变系统的动态特性。微分环节系数能在偏差信号产生较大变化之前，引入一个修正信号，从而减少调整时间，消除振荡。根据实际过程经验，在调节初期，应加大微分作用，可减小超调；而在中后期，由于调节特性对Kd值的变化比较敏感，应适当减小Kd值以减小被控过程的制动作用。依据以上分析，制定Kd的模糊规则如表3所示：
表3Kd的模糊规则
解模糊规则，采用重心法得到ΔKP、ΔKI和ΔKD模糊输出的具体输出值重心法计算公式为：
其中K为解模糊得到的清晰量，为KP、KI、KD中的一个，为输出量模糊集合的隶属度，Kij为输出量论域中的元素，其数值分别为模糊规则表1、表2、表3中的每一个元素。Kij都代表输出量的一部分，每一个论域中的元素都有一个相对于的隶属度。
当灌装机实时的液位误差大于设定阈值时，经过阈值切换将模糊PID控制模式的解模糊输出值带入PID公式：u(k)＝KPe(k)+KIe(k)+KDec(k)，得到该模式下的输出控制量，其中k表示采样序号，代表不同的采样控制周期；e(k)为第k次采样周期的液位误差；ec(k)为第k次采样周期的液位误差变化率；u(k)为第k次采样周期的控制量输出。当灌装机实时的液位误差大于设定阈值时经过阈值切换，将输出的控制量作用于灌装机液位控制系统。
在模糊控制模块中将输出接口e、ec和输出接口u的控制量均分在-6到6范围内，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
确定模糊子集，模糊子集采用“负大”“负中”“负小”“零”“正小”“正中”“正大”七个模糊子集，分别表示为“NB”“NM”“NS”“Z”“PS”“PM”“PB”；
隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
表4输出接口u的模糊规则
解模糊规则采用重心法得到u模糊输出的具体输出值，并将输出接口u的控制量输入灌装机液位控制系统实现液位控制。当实时的液位误差小于设定阈值时经过阈值切换，将输出的控制量作用于灌装机液位控制系统。
通过模糊控制的原理，分别建立了模糊PID和模糊控制的模糊子集，给出了模糊规则表及模糊规则，通过MATLAB软件进行了仿真实验，得到传统PID控制与模糊PID复合控制的仿真曲线，从得到的曲线可知，采用了模糊PID复合切换控制后，灌装机的液位控制性能得到了很大的改善。模糊PID复合控制器的控制品质优于常规PID，当被控系统液位误差小于设定阈值时，根据系统的误差和误差变化率使Kp、Ki、Kd參数及时得到调整，当灌装机液位误差大于设定阈值时，切换到模糊控制，利用模糊控制的快速响应特性，从而提高系统对动态环境的适应能力，因此，在灌装机液位控制系统中，采用模糊PID复合控制器，从而实现精度高、速度快和抗干扰性能强的控制效果，大大提高灌装机的环境适应能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，.任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过液位传感器、液位变送器检测灌装机液位并将液位信号与设定的目标参数进行比较，得到当前时刻液位控制系统的误差信号；
将误差信号与设定的切换阈值进行比较，当误差信号在大于和小于设定值时，分别采用模糊控制和模糊PID控制对输入信号进行处理得到控制输出量，此输出量用于控制灌装机液位控制系统的进料调节阀的开度从而使灌装机液位保持在目标范围内。
2.按照权利要求1所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于：所述模糊PID控制模式包括以下流程：
S1.确定输入接口e、ec和输出接口ΔKP、ΔKIΔ和KD的取值范围；
S2.划分论域，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
S3.确定模糊子集，模糊子集采用负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七个模糊子集；
S4.隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
S5.设定模糊PID控制模式的模糊规则，根据被控系统的调试经验，规划输入接口e、ec和输出接口ΔKP、ΔKI和ΔKD之间的隶属度规则表，并将其转换为逻辑关系用相应机器语言写入微控制器；
S6.解模糊规则，采用重心法得到ΔKP、ΔKI和ΔKD模糊输出的具体输出值。
3.按照权利要求2所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于，重心法计算公式为：
其中K为解模糊得到的清晰量，为KP，KI，KD中的一个，为输出量模糊集合的隶属度，Kij输出量论域中的元素。
4.按照权利要求2所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于，将模糊PID控制模式的解模糊输出值带入PID公式得到该模式下的输出控制量：
u(k)＝KPe(k)+KIe(k)+KDec(k)
其中e(k)为第k次采样周期的液位误差；ec(k)为第k次采样周期的液位误差变化率；u(k)为第k次采样周期的控制量输出，KP为比例控制量系数，KI为积分控制量系数，KD为积分控制量系数。
5.按照权利要求1所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于：所述模糊控制模式包括以下步骤：
(1).确定输入接口e、ec和输出接口u的取值范围；
(2).划分论域，将输入输出都设定为{-6，-4，-2，0，2，4，6}七个等级；
(3).确定模糊子集，模糊子集采用负大、负中、负小、零、正小、正中、正大七个模糊子集；
(4).隶属度函数选择，选用三角型隶属函数，得到各个接口变量的隶属度赋值关系；
(5).设定模糊控制模式的模糊规则，根据被控系统的调试经验，规划合理的输入接口e、ec和输出接口u之间的隶属度规则表，并将其转换为逻辑关系用相应机器语言写入微控制器；
(6).解模糊规则，采用重心法得到u模糊输出的具体输出值，并将控制量u输入灌装机进料调节阀实现液位控制。
6.按照权利要求5所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于，模糊控制模式的模糊规则有：
当输入接口e和ec的数值大于设定的正大边界值时，增加输出接口u的数值，当输入接口e和ec的数值小于设定的负大边界值时，减小输出接口u的数值。
7.按照权利要求1所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于，将模糊控制模式的解模糊输出值作为控制输入量，直接作用于被控系统。
8.按照权利要求1所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于：将灌装机液位误差和液位误差变化率作为灌装机液位控制系统的输入，将按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID算法和运用语言变量和模糊集合理论形成的模糊算法进行结合，第一条控制路线是将液位误差和液位误差变化率经过模糊化、模糊推理、解模糊对PID控制中的三个参数KP、KI、KD进行优化，再将KP、KI、KD三个参数输入PID控制中，由PID控制输出控制量；第二条控制路线为将液位误差和液位误差变化率输入模糊控制中，由模糊控制直接输出控制量；两条控制路线得到的控制量选择性的作为灌装机液位控制系统的控制量输出，使被控系统同时拥有模糊PID控制和模糊控制两种控制特性。
9.按照权利要求1所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于：将模糊控制和模糊PID控制两种控制模式通过设定误差切换阈值的方式进行结合，并在灌装机工作过程中进行实时切换，当灌装系统液位误差大于设定阈值时，控制器切换到模糊控制接口，实现液位误差的快速减小，当误差小于设定阈值时，控制器切换至模糊PID接口，实现被控液位的准确跟踪。
10.按照权利要求1所述的一种基于模糊PID复合调控的灌装机液位控制方法，其特征在于：所述灌装机液位控制系统包括调节阀，液位变送器和控制器；控制器中包括：
模糊优化模块：在液位误差数值小于设定阈值时，使用液位误差和液位误差变化率对PID参数KP、KI、KD进行模糊PID控制；
PID控制模块：使用KP、KI、KD三个参数带入PID公式输出的控制量；
模糊控制模块：当液位误差大于设定阈值时，使用液位误差和液位误差变化率经过模糊控制得到控制输出量，液位变送器置于料缸之中，变送器与控制器连接。
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| CN202311488996.0A CN117472099A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 一种基于模糊pid复合调控的灌装机液位控制方法 |
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