式中:un,控制器的第n次输出值;um,与输入变化量δr有关的一个输出保持值;up,强制保持值;
,系统偏差及其变化率;
,对象输出的变化率;,控制器输出的最近一次保持值,式中
为偏差的第m次极值,r为极值加权因子,可在线修正;
,比例、积分和微分增益;
,在
期间内偏差的累计;β,切换因子;α、a、b,常数,由知识集中的经验规则确定;r,设定值;
, 允许的误差及误差速率范围。
4.4 仿真实验及分析
以常见的二阶环节为例,分别采用pid和hsic工程控制算法进行仿真,设被控对象do参数滞后控制模型为:
(7)
其中: t1=1.0s,t2=4.5s,τ=2s,k0=4.8,在仿真中加入阶跃信号作为系统的外部扰动。两种控制器对应的响应曲线如图3所示。
图3 pid和hsic控制仿真结果的比较
从仿真图3的结果看,说明hsic控制器的控制效果良好,在加入阶跃扰动的情况下,对比pid控制器,新的控制策略具有过渡时间短,抗干扰能力强的特点,具有较好的鲁棒性。这是由于hsic控制器根据规则由系统输入的偏差信号在整个论域范围内进行调整,增强了系统偏差信号对控制系统的作用,从而使系统对扰动及时做出响应。此外, hsic控制是一种非线性控制,为了提高上升速度,缩短过渡时间,它允许调节器输出较大的动作,同时又通过规则使其抑制超调,避免了调节过程中因动作过度而引起的振荡,从而使系统迅速达到稳定。滞后时间常数τ越大,hsic控制的效果越好,pid控制效果越差。在解决大滞后或超大滞后的对象时hsic具有绝对优势,并有较好的控制效果。
5 结束语
混合燃气加热锅炉燃烧过程的控制属于复杂系统控制,在工程控制上是有难度的,控制不当会引起严重的大气污染,造成能量资源的巨大浪费,采用变频驱动电动机,将变频器技术与智能控制技术相结合,可以比较好地解决优化空气燃料比的问题。