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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

全微分 PID 算法、微分先行 PID 算法等。现在我们注 是 PID 的初值 ； T kp [E(k)ΔE(k)],T ki [E(k),ΔE(k)],T kd [E
塑机所用的控制器也是一种改进的 PID 控制，但是经 (k),ΔE(k)] 分别为模糊控制表中对应于的值 ；将在论
过实际应用以及售后、客户反馈，有时也难以满足复 域 [-6，6] 之间分为 13 档，如下所示 ：论域均为 ：
杂多变的加热系统。 {-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}
模糊控制在被控对象参数发生变化时，响应曲线  6 * sign ( ke ( )) e ( ) > 5
k
变化不大，而且即使在被控对象数学模型发生变化时   5 * sign ( ke ( )) 5 . 1 ≤ e ( ) < 5
k
[10] 
，模糊控制也能较好地实现无超调或者超调很小控
 4 * sign ( ke ( )) 0 . 1 ≤ e ( ) < .1 5
k
制，体现了模糊控制的鲁棒性好的优点。但是单单就  
k
k
∆E ( ) =  *3 sign ( ke ( )) 5 . 0 ≤ e ( ) < .1 0
模糊控制器而言不具备积分的作用，因此很难完全消 
( ))
k
e
除稳态误差，不能满足料筒加热系统多扰动的复杂特  *2 sign ( k 3 . 0 ≤ e ( ) < .0 5

k
性。所以，如果能够将传统 PID 控制和模糊控制结合 sign ( ke ( )) . 0 15 ≤ e ( ) < .0 3

k
起来，实现模糊变系数 PID 控制，让两者控制方式的 0 e ( ) < .0 15

优势互补，这样可使系统的控制性能得到提升，可以
较好的应用于料筒加热的复杂系统 [9] 。 3 模糊变系数 PID 控制在料筒温控中的
模糊变系数 PID 控制如图 1 所示，它是模糊控 实现 [6]
制与 PID 控制两者的结合，利用模糊控制在线地调整 模糊变系数 PID 控制器是将系统设定温度与实
PID 的三个参数，从而获得模糊控制鲁棒性较好的优 际温度的偏差 e 和其偏差的变化率 ec 作为模糊策略
点，同时又保持了 PID 算法的简单、实时性强且没有 的输入量，输出为 PID 的三个参数调整量 ΔK p 、ΔK i 、
静差的优点 [2] 。 ΔK d ，相应的模糊集分别为 E、△ E 和 K p 、K i 、K d ，
其中 K p 为比例参数，K i 为积分参数，K d 为微分参数。
它是一个双输入三输出的模糊控制器。根据不同时刻
的 e 和 ec 对 PID 的三个参数进行在线调整 [6] ，具体步
骤如下。
3.1 各变量模糊集合的确定
对于误差 e、误差变化率 ec 及参数调整量 ΔK p 、
ΔK i 、ΔK d 的模糊子集及其论域定义如下 ：
图 1 模糊变系数 PID 控制原理图
e、ec 和 K p 、K i 、K d 的模糊子集均为 ：
从图 1 中可以看出，将温度误差以及温度误差变
{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，
化率经过模糊量化后，根据模糊控制规则调整 PID 的
其中 NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB 分别对
参数，从而达到 PID 控制器参数适应复杂、多变、滞
应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，如图
后的料筒加热系统的目的 [3] 。
2 输入输出的隶属关系所示。
令 e(k)=T(k)-(k)
3.2 模糊控制规则表 [6]
则 ec(k)=e(k)-e(k-1)
模糊控制规则是根据已知量 e 和 ec 求得输出量
其中 T(k) 为温度测量值，T set (k) 为温度给定值。
ΔK p 、ΔK i 、ΔK d 的推理规则，
同 时， 设 E(k),ΔE(k)，ec(k) 分 别 为经 模 糊 量化
采用 if-then 的条件语句形式，即
后的值，则模糊变量系数 PID 控制算法的 PID 参数整
if e(k)=A and ec(k)=B
定如下 ：
then
K p ( ) = Kk p ( ) + T0 [E ( ) Ek Δ, ( )]⋅Qk p
 K p K p =C，K i =D，K d =E
 K i ( ) = Kk i ( ) + T0 [E ( ) Ek Δ, ( )]⋅Qk i
 K i 其 中： i=1，2，…，49，A、B、C、D、E 分别
 K d ( ) = Kk d ( ) + T0 K d [E ( ) Ek Δ, ( )]⋅Qk d 是 e(k)、ec(k)、K p 、K i 、K d 的变量值。
其 中，K p (k)，K i (k)，K d (k) 分别为模糊变量系数
模糊控制规则是根据料筒加热特性的阶跃响应
PID 控制算法的 PID 参数值 ； K p (O)，K i (O)，K d (O)
曲线得出的一般规则，在不同的 e 和 ec 下，料筒加

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