在汽車生產(chǎn)過程中車身漆面的質(zhì)量影響著整車外觀與車身質(zhì)量，而車身漆面的質(zhì)量不僅只取決于油漆噴涂質(zhì)量，面漆烘干過程也是影響車身面漆質(zhì)量的主要因素，面漆烘干在整車生產(chǎn)過程中是能耗大戶，所以具備一套控制性能優(yōu)良的面漆烘干系統(tǒng)不僅能夠提升車身漆面的質(zhì)量更能為企業(yè)節(jié)能減排，降低整車生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

　　摘要：在汽車生產(chǎn)過程中車身漆面的質(zhì)量影響著整車外觀與車身質(zhì)量，而車身漆面的質(zhì)量不僅取決于油漆噴涂質(zhì)量，面漆烘室溫度也是影響車身面漆質(zhì)量的主要因素，采用模糊PID控制器以后，使PID控制的超調(diào)量明顯減小，并使被控對象更快的進入穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能都得到了大幅度的改善，不僅能夠提升車身漆面的質(zhì)量更能為企業(yè)節(jié)能減排，降低整車生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

　　關(guān)鍵詞：模糊控制,PID控制,參數(shù)自整定

　　經(jīng)過幾代科研技術(shù)人員的研究與多年的生產(chǎn)實踐應(yīng)用，PID控制方法越來越走向成熟，并形成許多典型結(jié)構(gòu)，由于其控制效果明顯，結(jié)構(gòu)靈活多變，因此被廣泛的應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。但是當(dāng)PID控制方法被用于具有非線性、滯后性、時變不確定溫度控制系統(tǒng)中時卻很難完成一個較為理想的控制效果。

　　為了得到最優(yōu)控制，本文采用基于模糊控制的PID參數(shù)整定的方法將傳統(tǒng)的PID控制進行優(yōu)化，以期得到最優(yōu)控制。

　　1組建模糊PID控制器

　　將模糊控制與PID控制相融合組建模糊PID控制器，運用模糊控制方法來確定合理的PID控制參數(shù)。如（圖1），其過程是，依照模糊數(shù)學(xué)的基本理論把控制規(guī)則和條件用模糊集合的形式來表示。并存入微機中，微機根據(jù)控制系統(tǒng)的實際情況，通過模糊運算實時推理，得出合理的kp，ki，kd控制參數(shù)，送給PID控制器，即可實現(xiàn)對PID參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，得到最優(yōu)控制。

　　2確定輸入輸出變量隸屬度函數(shù)

　　在車身面漆烘干溫度控制過程中，根據(jù)PID控制原理與被控對象面漆烘干室溫度偏差e和偏差變化率ec的特點將三個控制參數(shù)kp、ki、kd離散為7個模糊子集，如（圖2）其變量定義為{正高（PH）、正中（PM）、正低（PL）、零（ZE）、負低（NL）、負中（NM）、負高（NH）}，模糊論域均為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，隸屬度函數(shù)均為三角形、均勻分布和全交疊隸屬度函數(shù)。

　　3建立模糊控制規(guī)則

　　根據(jù)烘干室不同的室溫偏差和偏差變化率對PID控制系統(tǒng)的要求和參數(shù)調(diào)整的經(jīng)驗。推演總結(jié)得出kp，ki，kd的模糊控制規(guī)則。（表1）給出輸出變量Δkp的模糊控制規(guī)則表（Δki、Δkd同理）。

　　4建立模糊控制表

　　模糊控制表是將輸入溫度偏差e和偏差變化率ec的各種組合進行推理計算出不同控制情況下的輸出值，并最終生成一張模糊控制表。如（表2），輸出變量Δkp（Δki、Δkd同理）的模糊控制表。這些模糊控制表是根據(jù)模糊控制規(guī)則由計算機離線推算得出的，并存入工控機中，在系統(tǒng)實際控制過程中，根據(jù)實際采樣的數(shù)據(jù)，經(jīng)過模糊運算后查詢控制表，并分別得出kp、ki、kd三個控制參數(shù)的離散量，然后通過加權(quán)平均法進行精確化處理，并乘以相應(yīng)的比例因子，從而最終得出該周期PID控制的三個參數(shù)[3]。

　　5仿真效果及分析

　　為了證實引入模糊控制器能改善傳統(tǒng)PID控制的烘干室溫控系統(tǒng)。本文選擇具有純滯后環(huán)節(jié)的一階慣性環(huán)節(jié)作為烘干室溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并進行matlab仿真[4]。系統(tǒng)傳遞函數(shù)表達式為：

　　將該系統(tǒng)PID控制器、模糊控制器、參數(shù)自整定模糊PID控制器仿真結(jié)果如（圖2）所示。從仿真波形可以看到：引入模糊PID控制器以后，使PID控制的超調(diào)量明顯減小，并使被控對象更快的進入穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)性能都得到了大幅度的改善。

　　6結(jié)語

　　采用傳統(tǒng)PID控制算法的汽車面漆烘干室溫度控制系統(tǒng)，具有控制精度差、受控溫度超調(diào)量大、系統(tǒng)滯后嚴重的缺點，使漆面質(zhì)量的進一步提升陷入瓶頸。用模糊PID控制對面漆烘干室溫度進行控制，經(jīng)過仿真與實踐應(yīng)用結(jié)果表明，新的控制系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)工藝對面漆烘干室溫度控制范圍的要求，系統(tǒng)最大超調(diào)量<4℃，穩(wěn)態(tài)精度為±1.5℃，系統(tǒng)具有精度高、魯棒性好等特點。在生產(chǎn)過程中，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率，產(chǎn)品質(zhì)量顯著有提升，與原有控制系統(tǒng)相比節(jié)約了3%～7%的電能，經(jīng)濟效益十分明顯。

　　參考文獻

　　[1]馬占有.烘干爐溫度集散型智能控制系統(tǒng)設(shè)計[J].煤炭技術(shù)，2010年11期.

　　[2]黨建武，趙庶旭，王陽萍.模糊控制技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

　　[3]李俊婷，石文蘭，高楠.參數(shù)自整定模糊PID在溫度控制中的應(yīng)用[J].無線電工程，2007，37（7）：47-49.

　　[4]王正林，等.MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

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