[发明专利]一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统

权利要求书

1.一种基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，其特征在于：在PID控制器的基础上，引入模糊控制理论形成一个模糊PID控制器，模糊PID控制器以偏差e及偏差变化率ec作为输入，用模糊控制规则对PID控制器的参数K_p、K_i、K_d进行在线实时调节，实现更好的控制精度。

2.根据所述的权利要求1所述的基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，其特征在于：确定K_p、K_i、K_d与e、ec的模糊关系是模糊PID控制器的关键，根据模糊PID控制的原理能够看出，其控制效果不仅取决于PID初始控制参数k_p,k_i,k_d，还取决于模糊控制模块输出量Δk_p,Δk_i,Δk_d，当被控对象受到外界或其他因素干扰时，通过自适应调节Δk_p,Δk_i,Δk_d，可以对PID实时输出参数K_p,K_i,K_d进行微调整来有效控制系统的稳定。

3.根据所述的权利要求1所述的基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，其特征在于：所述的基于模糊PID算法ASHP集热控制系统的具体设计步骤如下：

步骤一、利用实验获取的150组实验数据，通过最小二乘法来对模型的参数进行系统辨识，确定ASHP控制集热系统出水温度的传递函数；

步骤二、对模糊PID控制策略进行建模并对其稳定性进行验证。

4.根据所述的权利要求3所述的基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，其特征在于：所述的步骤一中，本发明使用的ASHP热水机组每隔10s采集一组实验数据，共150组，包括不同比例阀开度，水流量和出水温度；

利用MATLAB系统辨识工具箱进行参数辨识，将150组数据分为两组：90组训练样本数据和60组测试样本数据；90组训练样本数据分别为比例阀开度的水流量输入信号列向量u和出水温度输出信号列向量y，选取一阶惯性纯滞后传递函数，采样时间为10s，可得到辨识参数结果为：

将式(1)辨识的参数代入式(2)，得到AHSP集热控制系统的传递函数为：

利用剩下的60组测试样本数据对得到的数学模型进行验证，拟合度达到93.8％，所建立的数学模型基本能反映出AHSP集热控制系统中出水温度对水流量的变化规律。

5.根据所述的权利要求3所述的基于模糊PID算法ASHP集热控制系统，其特征在于：所述的步骤二中，模糊PID控制建模与仿真如下：

在MATLAB中建立模糊PID控制器的Simulink仿真模型，模糊PID算法主要控制程序为FuzzyPID Controller包，其中又分别嵌入了Fuzzy Controller和PID Controller程序包组成模糊PID控制器；

Fuzzy Controller程序包嵌入了量化因子K_e和K_ec，比例因子Lk_p、Lk_i和Lk_d五个参数的值，以及49*3模糊控制规则，可将整定好的参数Δk_p,Δk_i,Δk_d输入到PID控制环节，最终由PID Controller包完成PID控制算法的功能，将改进参数在线调整，输出调控值，进而对系统的输出进行控制；

为了确保与PID控制算法保持一致，同时设定好利用λ整定法获得PID初始参数值k_p,k_i,k_d，通过运行搭建的模型，在线适时调整Δk_p,Δk_i,Δk_d，可得模糊PID控制的响应曲线。