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工业自动化 吴清荣 等·注塑机料筒温度控制的研究

热过程对参数 K p 、K i 、K d 的调整需要满足以下规则 表 2 K i 的模糊控制
要求 : ec
NB NM NS ZO PS PM PB
ΔK i
NB NB NB NM NM NS ZO ZO
NM NB NB NM NS NS ZO ZO
NS NB NM NS NS ZO PS PS
e ZO NM NM NS ZO PS PM PM
PS NM NS ZO PS PS PM PB
PM ZO ZO PS PS PM PB PB
PB ZO ZO PS PM PM PB PB
表 3 K d 的模糊控制
ec
NB NM NS ZO PS PM PB
ΔK d
NB NB NB NM NM NS ZO ZO
NM NB NB NM NS NS ZO ZO
NS NB NM NS NS ZO PS PS
e ZO NM NM NS ZO PS PM PM
PS NM NS ZO PS PS PM PB
PM ZO ZO PS PS PM PB PB
PB ZO ZO PS PM PM PB PB
图 2 输入输出的隶属关系
对于 K p 、K i 、K d 三个参数的模糊规则都可以写成
（1）当｜ e ｜较大时，应取较大的 K p 和较小的
7×7=49 条模糊条件语句，例如对于参数 K p 可以写出
K d ，以使控制系统的响应速度加快，同时为了积分饱
如下 49 条语句 ：
和，此时 K i 取值为 0，即取消积分作用。
（1）if e=NB and ec=NB then ZK p =ZK p1 =NB
（2）当｜ e ｜和｜ ec ｜中等大小时，为了使系统
（2）if e=NM and ec=NB then ZK p =ZK p2 =NB
超调尽可能的减小，此时应取较小的 K p 及适当大小的
……
K i 和 K d ；
（49）if e=PB and ec=PB then ZK p =ZK p 49=NB
（3）当｜ e ｜较小时，应取较大的 K p 和 K i 以及
在 MATLAB 模糊工具箱中编辑模糊控制规则，
适当大小的 K d ，避免在设定的加热温度附近出现上下
只要在 if、and(or)、then 选择框中选择 e、ec、K p 、
振荡，使系统拥有良好的稳态性能。
K i 、K d 五个变量的各自语言变量，然后单击如下图 3
例如当料筒加热系统输出值达到温度设定值时，
所示的 Add rule，该条模糊规则语句就写入框中，将
系统的温度误差 e(k)=ZO、误差变化率 ec(k)= PS，为
上述三个表全部写入框中得到如图 3 模糊控制规则。
了能够让系统尽早地进入到温度系统稳态，因此应取
较小的比例系数 K p 以避免振荡，取较小的微分系数
K d 以减小系统输出的超调，且取积分系数 K i 为 0。故
系统输出值达到温度设定值时的模糊控制规则为 ：
if e(k)=ZO and ec(k)= PS
then K p =NS，K i =PS，K d =PS
根据以上规则要求可以得出一般控制规则，本文
中对于 K p 、K i 、K d 三个参数分别给出了整定的模糊控
制表，如下表 (1)、(2)、(3) 所示。
表 1 K p 的模糊控制
ec
ΔK p
NB NM NS ZO PS PM PB
NB PB PB PM PM PS ZO NS
NM PB PB PM PS PS ZO NS 图 3 模糊控制规则
NS PM PM PM PS ZO NS NS
e ZO PM PM PS ZO NS NM NM 3.3 模糊控制的生成
PS PS PS ZO NS NS NM NM
PM PS ZO NS NM NM NM NB 将图 3 在工作区内输出矩阵，在工程上常根据模
PB ZO ZO NM NM NM NB NB
糊量化和模糊推理规则制定模糊决策表存到计算机，

年
2019 第 45 卷 ·49·