一種模糊pid控制的膠囊溶膠罐控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，步驟包括：步驟一、通過液位傳感變送器獲得液位實(shí)時值，與液位設(shè)定值比較計(jì)算的液位偏差e與偏差的導(dǎo)數(shù)值ec；步驟二、把e與ec作為模糊PID控制器的輸入，通過模糊化、模糊推理、去模糊化獲得PID參數(shù)的修正值；步驟三、把修正后的控制器輸出作為水泵的輸入，從而改變?nèi)苣z罐液位，達(dá)到控制的目的；步驟四、再次測量液位并進(jìn)行第二次修正。本發(fā)明通過模糊控制用于時變、時滯以及非線性系統(tǒng)的控制,具有較強(qiáng)的魯棒性,不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型；控制精度高，控制規(guī)則簡單，可以明顯減小液位超調(diào)量，有效地提高過程系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控位精度，并且易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
【專利說明】一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及膠囊加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法的技 術(shù)領(lǐng)域。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 在膠囊制藥過程中使用的膠液一般利用溶膠罐進(jìn)行融化、配液、混合等，在溶膠罐 中將明膠放入到設(shè)定量的水中浸泡溶成膠液，浸泡完成后用循環(huán)熱水或熱氣對溶膠罐進(jìn)行 加熱，在膠液達(dá)到設(shè)定溫度時，將膠液從溶膠罐中放出并過濾，在過濾后的膠液中加入適量 食用色素和二氧化鈦等物料后，然后進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)工序。
[0003] 在實(shí)際生產(chǎn)中，溶膠罐內(nèi)膠液的液位需要控制器控制，否則會影響工藝操作，影響 生產(chǎn)膠囊的質(zhì)量，控制系統(tǒng)需要對膠液液位進(jìn)行控制，使其保持在設(shè)定水平。PID控制器作 為最早實(shí)用化的控制器已有70多年歷史，在使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而 成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。模糊PID控制器是在普通PID控制器的基礎(chǔ)上，加上一個模 糊控制環(huán)節(jié)而構(gòu)成。其中，模糊控制環(huán)節(jié)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)，在線分別調(diào)節(jié)PID控制器的 三個參數(shù)。由于此種控制方式需要同時在線調(diào)節(jié)PID控制器的三個參數(shù)，模糊推理規(guī)則過 于復(fù)雜，所表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)知識往往是粗略和不全面的。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐 控制方法，可以明顯減小液位超調(diào)量，有效地提高過程系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控位精度，并且易 于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，控制 方法利用模糊控制與PID控制結(jié)合的形式對膠囊溶膠罐液位進(jìn)行定值控制，步驟包括：
[0006] 步驟一、通過液位傳感變送器獲得液位實(shí)時值，與液位設(shè)定值比較計(jì)算的液位偏 差e與偏差的導(dǎo)數(shù)值ec;
[0007] 步驟二、把e與ec作為模糊PID控制器的輸入，通過模糊化、模糊推理、去模糊化 獲得PID參數(shù)的修正值；
[0008] 步驟三、把修正后的控制器輸出作為水泵的輸入，從而改變?nèi)苣z罐液位，達(dá)到控制 的目的；
[0009] 步驟四、再次測量液位并進(jìn)行第二次修正。
[0010] 作為優(yōu)選，所述液位偏差e =液位設(shè)定值y0-t時刻測量值yl ;所述液位偏差導(dǎo)數(shù) ec = (t+T時刻測量值y2_t時刻測量值yl) /采樣周期T。
[0011] 作為優(yōu)選，所述模糊PID控制器是以液位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec作為輸入，PID 控制器的三個參數(shù)P、I、D的修正A Kp、A Ki、A Kd作為輸出。
[0012] 作為優(yōu)選，所述模糊PID控制器的模糊化過程為取液位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec 和輸出厶邱、厶燈、厶1((1模糊子集為{他，匪，呢，20，？5，？11，？8}，子集中元素分別代表負(fù)大， 負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大。
[0013] 作為優(yōu)選，所述模糊PID控制器的模糊推理過程為建立模糊控制規(guī)則表，得到液 位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec和輸出A Kp、A Ki、A Kd的隸屬度函數(shù)關(guān)系。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過模糊控制與常規(guī)PID控制的結(jié)合，彌補(bǔ)了兩者各 自的缺陷，模糊控制可用于時變、時滯以及非線性系統(tǒng)的控制，具有較強(qiáng)的魯棒性，不需要 建立精確的數(shù)學(xué)模型；使用模糊PID控制膠囊溶膠罐液位，控制精度高，控制效果好，控制 規(guī)則簡單，可以進(jìn)行在線實(shí)時PID參數(shù)整定，可以明顯減小液位超調(diào)量，有效地提高過程系 統(tǒng)的反應(yīng)速度和控位精度，并且易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
[0015] 本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016] 圖1是本發(fā)明一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法的控制框圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法的控制流程圖； 圖3是本發(fā)明中液位偏差e的隸屬度函數(shù)； 圖4是本發(fā)明中液位偏差導(dǎo)數(shù)值ec的隸屬度函數(shù)； 【【具體實(shí)施方式】】
[0018] 參閱圖1、圖2、圖3、圖4,本發(fā)明，控制方法利用模糊控制與PID控制結(jié)合的形式 對膠囊溶膠罐液位進(jìn)行定值控制，步驟包括：
[0019] 步驟一、通過液位傳感變送器獲得液位實(shí)時值，與液位設(shè)定值比較計(jì)算的液位偏 差e與偏差的導(dǎo)數(shù)值ec;
[0020] 步驟二、把e與ec作為模糊PID控制器的輸入，通過模糊化、模糊推理、去模糊化 獲得PID參數(shù)的修正值；
[0021] 步驟三、把修正后的控制器輸出作為水泵的輸入，從而改變?nèi)苣z罐液位，達(dá)到控制 的目的；
[0022] 步驟四、再次測量液位并進(jìn)行第二次修正。
[0023] 所述液位偏差e =液位設(shè)定值yo-t時刻測量值yl ;所述液位偏差導(dǎo)數(shù)ec = (t+T 時刻測量值y2_t時刻測量值yl) /采樣周期T。所述模糊PID控制器是以液位偏差e和液 位偏差導(dǎo)數(shù)ec作為輸入，PID控制器的三個參數(shù)P、I、D的修正A Kp、A Ki、A Kd作為輸 出。所述模糊PID控制器的模糊化過程為取液位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec和輸出A Kp、 A Ki、A Kd模糊子集為{NB，匪，NS, Z0, PS，PM, PB}，子集中元素分別代表負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小， 零，正小，正中，正大。所述模糊PID控制器的模糊推理過程為建立模糊控制規(guī)則表，得到液 位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec和輸出A Kp、A Ki、A Kd的隸屬度函數(shù)關(guān)系。
[0024] 本發(fā)明工作過程：
[0025] 本發(fā)明一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法在工作過程中，通過將模糊控制 與常規(guī)PID控制結(jié)合的方法進(jìn)行膠囊溶膠罐的液位控制，確定液位偏差e與液位偏差導(dǎo)數(shù) 值ec的隸屬度函數(shù)。
[0026]
[0027] 根據(jù)PID參數(shù)調(diào)整原則可以得到輸出變量A Kp、A Ki、A Kd的控制規(guī)則如下表所 示：
[0028] 合并表中可以得出下面49條模糊控制規(guī)則：
[0029] 1、If (E is NB)and(EC is NB)then(Kp is PB) (KI is NB) (KD is PS)
[0030] 2、If (E is NB)and(EC is NM)then(Kp is PB) (KI is NB)(KD is NS)
[0031] 3、If (E is NB) and (EC is NS) then (Kp is PM) (KI is NM) (KD is NB)
[0032] ......
[0033] 49、If (E is PB)and (EC is PB)then (Kp is NB)(KI is PB) (KD is PB)
[0034]
【權(quán)利要求】
1. 一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，其特征在于：所述控制方法利用模糊控 制與PID控制結(jié)合的形式對膠囊溶膠罐液位進(jìn)行定值控制，步驟包括： 步驟一、通過液位傳感變送器獲得液位實(shí)時值，與液位設(shè)定值比較計(jì)算的液位偏差e 與偏差的導(dǎo)數(shù)值ec; 步驟二、把e與ec作為模糊PID控制器的輸入，通過模糊化、模糊推理、去模糊化獲得 PID參數(shù)的修正值； 步驟三、把修正后的控制器輸出作為水泵的輸入，從而改變?nèi)苣z罐液位，達(dá)到控制的目 的； 步驟四、再次測量液位并進(jìn)行第二次修正。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，其特征在于：所述 液位偏差e =液位設(shè)定值y〇-t時刻測量值yl ;所述液位偏差導(dǎo)數(shù)ec = (t+T時刻測量值 y2_t時刻測量值yl) /采樣周期T。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，其特征在于：所述 模糊PID控制器是以液位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec作為輸入，PID控制器的三個參數(shù)P、I、 D的修正厶邱、厶燈、厶1((1作為輸出。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，其特征在于：所述 模糊PID控制器的模糊化過程為取液位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù)ec和輸出A Kp、A Ki、A Kd 模糊子集為{NB，匪，NS，ZO, PS，PM，PB}，子集中元素分別代表負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正 中，正大。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種模糊PID控制的膠囊溶膠罐控制方法，其特征在于：所述 模糊PID控制器的模糊推理過程為建立模糊控制規(guī)則表，得到液位偏差e和液位偏差導(dǎo)數(shù) ec和輸出A Kp、A Ki、A Kd的隸屬度函數(shù)關(guān)系。
【文檔編號】G05B13/04GK104407512SQ201410454977
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】俞斌鋒 申請人:浙江綠健膠囊有限公司