[发明专利]自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法

权利要求书

1.自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴确定焓差实验室系统中温湿度耦合对象的模型，采用辨识模型参数；

⑵焓差实验室温湿度解耦设计；

⑶设计自适应模糊PID控制器；

⑷设计焓差实验室温湿度解耦控制器。

2.根据权利要求1所述的基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，其特征在于：所述步骤⑴中，具体步骤为：

焓差实验室对温度和湿度的要求很高，温湿度的控制是一个两输入两输出的控制系统；如果单独采用加热器控制房间温度，加湿器控制房间湿度，当加湿器进行工作时，会同时产生降温效果；当加热器进行加热操作时，也会对房间相对湿度产生影响；两个控制回路在控制过程中形成相互干扰，出现温湿度耦合现象；

在原理框图中，为湿度的设定值，为温度的设定值，为湿度控制器，为温度控制器；为加湿器的输入电压，为加热器的输入电压；为加湿器的输入电压与房间实际湿度之间的传递函数；为加热器的输入电压与房间实际温度之间的传递函数；为加湿器的输入电压与房间实际温度之间的传递函数；为加热器的输入电压与房间实际湿度之间的传递函数；因为房间温度的提升对房间的绝对湿度没有影响，所以为零；得出以下传递函数矩阵：

（1）

在得到传递函数矩阵后，采用最小二乘法对，，进行模型辨识；可以采用普通最小二乘法对系统进行离线辨识，如果不能满足要求，可以采用具有遗忘因子的递推最小二乘进行在线辨识。

3.根据权利要求2所述的基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，其特征在于：所述步骤⑵中，具体步骤为：

通过以上的系统辨识过程辨识出准确的，，的模型；由传递函数矩阵公式(1)可以看出，焓差实验室温湿度系统存在耦合，不便于温湿度的准确控制，因此我们需要状态补偿环节去抵消相互之前的耦合，设计温湿度前馈补偿解耦；

期望的传递函数矩阵为：

（2）

前馈补偿解耦框图中可以得出其传递函数矩阵为：

(3)

把公式（2）和公式（3）联立可知

（4）

推出：

（5）

(6)

由公式（6）可以得出：；根据上述结果，可以得到解耦后的原理框图。

4.根据权利要求3所述的基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，其特征在于：所述步骤⑶中，具体步骤为：

设计其自适应模糊PID控制器，具体步骤为：将偏差和偏差变化率作为控制器的输入，PID控制器的三个参数作为输出；根据焓差实验室实际情况，避免出现失控现象；将输入变量偏差和偏差变化率量化到（-6,6）的区域内，模糊子集{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}；同时输出变量分别量化到（-7,7）的区域内，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}；为了更够更加符合实际情况，隶属度函数形状均采用三角形；依据隶属度赋值表和各参数的模糊控制模型，在线修正PID参数；

根据实际情况和反复的实验得出的模糊规则表：

根据模糊控制规则表和隶属度函数，能够确定模糊推理的最终输出值：

(7)

其中，是输出的模糊集；

根据进行数模转换，把得到的模拟信号输给相应的控制对象（加湿器和加热器），控制对象则会输出一个相应的功率。

5.根据权利要求4所述的基于自适应模糊PID解耦控制的焓差温湿度解耦控制方法，其特征在于：所述步骤⑷中，具体步骤为：

设计焓差实验室温湿度解耦控制器，即建立焓差实验室温湿度控制的解耦模型；本发明中模型由步骤（1）中求得的传递函数、步骤（2）中求出的解耦函数及步骤⑶设计的自适应模糊PID控制器组成。