牧草烘干机温度Fuzzy-PID控制仿真研究——基于MATLAB
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均不 满 足 牧草 烘 干温 度 控制 系 统 的要 求 … 。
量 。为 了研究问题方便 ， 在此建立风速和滚筒转速恒 定下 燃 油 机 的 数 学 模 型 。试 验 条 件 ： 筒 转 速 １ｒ 滚 ０／
ｍ ｎ 出 口风速 ２ ． ｍ ｓ ｉ； １７ ／ 。
热风 炉 的 数 学 模 型 可 用 一 阶 惯 性 滞 后 环 节 来 描
ｘ１０ ３ ＠ １６ ｃｒ。 ｊ５ ０ ０ ２ ．ｏ ｎ
通讯 作者 ：周 修 理 （ ９ ６一） 男 ， １６ ， 山东 文登 人 ， 教 授 ， Ｅ—ｍ ｉ 副 （ ａ） ｌ
ｘ ｚ ｏ ０ ５１ ｇ ｉ． ｏ ｌ ｈ ｕ ４ ＠ ｍａｌ ｃ ｍ。
２１ ０ １年 ７月
农 机 化 研 究
１ 上 ＿
数； 下为纯 滞后 时 间。 采用 阶跃 飞 升 曲线 法 来 对 热 风 炉 进 行 动 态 试
ＰＤ算法对牧草烘 干机 温度控制器进行 了仿真研究 ， Ｉ
分 析 Ｆ ｚｙ—ＰＤ算 法 用 于 牧 草 烘 干 温 度 控 制 系统 的 ｕｚ Ｉ
可 行 性
验建模。系统的动态特性测定方法如下 ： １ 断开控制器使热风炉的工作状态 为手动状态 ， ） 当系统在 给定值处平衡后 ， 突然增加 １ 以燃 油量为 个
２ ．ｍ ／ １５ ｈ的 阶跃 扰 动 信 号 ， 出 的 入 口温 度 相 对 应 输 也 有 一个 变 化部 分 。 此后 ， 隔 １ ｓ 录下 热 风 炉被 每 ０记
１ 建 模 试 验
１ １ 试 验设 备 ．
试 验 平 台采 用 东 北 农 业 大 学 研 制 的 四 重 滚 筒 式 牧 草 干燥 机 ， 要 由滚 筒 干 燥 机 主 体 和燃 油机 两 部 分 主 组 成 。滚 筒转 速 可 由变 频 器 调 整 ； 源部 分 由燃 油 热 热 风炉 提 供 ； 风 风量 通过 出 口风机来 进 行 调节 ］ 热 。
牧 草热 风炉 温 度 系 统具 有 非线 性 、 滞 后 性 和 不 大 精 确 性 等特 点 。用 传 统 的 ＰＤ 控 制 或 模 糊 控 制 在 处 Ｉ 理这 类 系 统 时 ， 制 效 果 不 理 想 。本 文 应 用 Ｆ ｚｙ— 控 ｕｚ
述 ： （） ＝ Ｇｓ
』
。 中 ， 为静 态 增 益 ； 其 Ｋ Ｔ为 时 间 常
关键词 ：温度控制器 ；模糊 ＰＤ控制 ；Ｍ Ｔ Ａ ；牧草烘干机 Ｉ ＡＬＢ
中图分类号 ：￥ ２ ． Ｔ ３ １ ４ ２ ６ ６； Ｐ ９ ． １ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ ） ７—０ ５ ０ ８ Ｘ（０ １ ０ ０ ０— ４
０ 引 言
作 温度 ４０Ｃ， 差 要 求 在 ±１％ 。根 据 运 行 的 现 场 ２￣ 误 ０ 实 测数 据 表 明 ， 油 机 的 燃 油 量 影 响 人 口温 度 ， 以 燃 所
２ １ Ｆ ｚ ｙ—ＰＤ控 制器 结构 ． ｕ ｚ Ｉ
第 ７期
函数。具体步骤如下 ：
（ ） 反应 曲线 上 取 两 点 （。 和 ｈ（： ， 两 点 １在 ｔ） ｔ） 这
该 Ｆｚｙ—ＰＤ控 制器 是 以 温 度误 差 ｅ ｔ 和误 差 ｕｚ Ｉ （）
满足 ｈ ｔ ＝ ．９ （ ， （ ） ０ ６ｈ ∞） （。 Ｏ ３ｈ ∞）ｈ ｔ ＝ ． ３ （ 。其 中， ） ２ ｈ （ 为人 口温度 的稳定值 。由试 验所得 数据可 知 ｈ ∞） （ｏ ＝ ２ ．８ 。 ） ４ ６７ ℃。计算可得
摘
要 ： 分 析 了 已有 的 四重 滚 筒 式 牧草 烘 干 机 温度 系 统 的 特 点 ， 试 验 建 模 方 法 建 立 了热 风 炉 的 数 学 模 型 ， 用 提
出 了基 于模 糊 控 制与 ＰＤ算 法 相 结合 的 控 制 方法 ， 行 了 Ｆ ｚｙ—ＰＤ控 制 器 的 理论 设 计 。采 用 Ｍ Ｔ Ａ Ｉ 进 ｕｚ Ｉ Ａ Ｌ Ｂ进 行 了 仿 真 ， 真结 果 表 明 Ｆ ｚｙ—ＰＤ控 制 器具 有 上 升 时 间快 、 调 量小 的特 点 ， 足 系统 的 控制 要 求 。 仿 ｕｚ Ｉ 超 满
畜 牧业 的迅 速发 展 推 动 了牧 草 需 求量 的 增 加 ， － 将燃油量作为系统 的控制变量 ， 口温度作为被控变 烘 入 干机 设 备 广泛 应 用 在 牧草 加 工 行 业 。 目前 ， 控 仪 和 温
可编程控制器是牧草烘干设备常采用的两种控制器 ，
这两 种 控 制 器 由于 存 在 算 法 局 限性 和 成 本 高 等 问 题
２１ ０ ７月 １年
农 机 化 研 究
第 ７期
牧 草 烘 干 机 温 度 Ｆ ｚ ｙ — Ｐ 控 制 仿 真 研 究 ｕｚ Ｉ Ｄ
一
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ ＴＡ
徐
姣 ，周 修 理 ，李 艳 军 ，郑先 哲
（ 北农 业 大 学 大 学 工 程 学 院 ，哈 尔 滨 １ ０ ３ 东 ５—２ ５
３ ００
＼
／ ／
＂ ￣２５ ０ ２０ ０ １ ０ ５
１０ ０ ５ ０
｝ ｜ ｜ ｛
基 金项 目：黑龙 江省 留学归 国人员科 学技 术专项 （ Ｃ ７ ２ ； Ｌ ０ Ｃ ６） 东北农 业大学科 技创新项 目（ Ｘ ０ Ｃ ０ ６—３ ） 作者 简介 ｌ徐 姣 （ ９ ５一）， ， １８ 女 湖北荆 州人 ， 士研究生 ， Ｅ—ｍ ｉ） 硕 （ ａｌ
１ ２ 试 验建模 及 结果分 析 ．
调参数 （ 口温度 ） 阶跃信 号下 的变化过程 。对试 入 在
验 数 据进 行 处理 ， 制 被 调 参 数 的 时 间 响应 曲 线 如 图 绘
１所示 。
４０ ５ ４０ ０
３５ ０
如何使系统 的数学模 型准确地 反映烘干过 程 的 实际特性 ， 为温度控制器 的设计及参数整定提供理论 依据是至关重要的。本文的被控对象 为热风炉 ， 其工
量 。为 了研究问题方便 ， 在此建立风速和滚筒转速恒 定下 燃 油 机 的 数 学 模 型 。试 验 条 件 ： 筒 转 速 １ｒ 滚 ０／
ｍ ｎ 出 口风速 ２ ． ｍ ｓ ｉ； １７ ／ 。
热风 炉 的 数 学 模 型 可 用 一 阶 惯 性 滞 后 环 节 来 描
ｘ１０ ３ ＠ １６ ｃｒ。 ｊ５ ０ ０ ２ ．ｏ ｎ
通讯 作者 ：周 修 理 （ ９ ６一） 男 ， １６ ， 山东 文登 人 ， 教 授 ， Ｅ—ｍ ｉ 副 （ ａ） ｌ
ｘ ｚ ｏ ０ ５１ ｇ ｉ． ｏ ｌ ｈ ｕ ４ ＠ ｍａｌ ｃ ｍ。
２１ ０ １年 ７月
农 机 化 研 究
１ 上 ＿
数； 下为纯 滞后 时 间。 采用 阶跃 飞 升 曲线 法 来 对 热 风 炉 进 行 动 态 试
ＰＤ算法对牧草烘 干机 温度控制器进行 了仿真研究 ， Ｉ
分 析 Ｆ ｚｙ—ＰＤ算 法 用 于 牧 草 烘 干 温 度 控 制 系统 的 ｕｚ Ｉ
可 行 性
验建模。系统的动态特性测定方法如下 ： １ 断开控制器使热风炉的工作状态 为手动状态 ， ） 当系统在 给定值处平衡后 ， 突然增加 １ 以燃 油量为 个
２ ．ｍ ／ １５ ｈ的 阶跃 扰 动 信 号 ， 出 的 入 口温 度 相 对 应 输 也 有 一个 变 化部 分 。 此后 ， 隔 １ ｓ 录下 热 风 炉被 每 ０记
１ 建 模 试 验
１ １ 试 验设 备 ．
试 验 平 台采 用 东 北 农 业 大 学 研 制 的 四 重 滚 筒 式 牧 草 干燥 机 ， 要 由滚 筒 干 燥 机 主 体 和燃 油机 两 部 分 主 组 成 。滚 筒转 速 可 由变 频 器 调 整 ； 源部 分 由燃 油 热 热 风炉 提 供 ； 风 风量 通过 出 口风机来 进 行 调节 ］ 热 。
牧 草热 风炉 温 度 系 统具 有 非线 性 、 滞 后 性 和 不 大 精 确 性 等特 点 。用 传 统 的 ＰＤ 控 制 或 模 糊 控 制 在 处 Ｉ 理这 类 系 统 时 ， 制 效 果 不 理 想 。本 文 应 用 Ｆ ｚｙ— 控 ｕｚ
述 ： （） ＝ Ｇｓ
』
。 中 ， 为静 态 增 益 ； 其 Ｋ Ｔ为 时 间 常
关键词 ：温度控制器 ；模糊 ＰＤ控制 ；Ｍ Ｔ Ａ ；牧草烘干机 Ｉ ＡＬＢ
中图分类号 ：￥ ２ ． Ｔ ３ １ ４ ２ ６ ６； Ｐ ９ ． １ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ ） ７—０ ５ ０ ８ Ｘ（０ １ ０ ０ ０— ４
０ 引 言
作 温度 ４０Ｃ， 差 要 求 在 ±１％ 。根 据 运 行 的 现 场 ２￣ 误 ０ 实 测数 据 表 明 ， 油 机 的 燃 油 量 影 响 人 口温 度 ， 以 燃 所
２ １ Ｆ ｚ ｙ—ＰＤ控 制器 结构 ． ｕ ｚ Ｉ
第 ７期
函数。具体步骤如下 ：
（ ） 反应 曲线 上 取 两 点 （。 和 ｈ（： ， 两 点 １在 ｔ） ｔ） 这
该 Ｆｚｙ—ＰＤ控 制器 是 以 温 度误 差 ｅ ｔ 和误 差 ｕｚ Ｉ （）
满足 ｈ ｔ ＝ ．９ （ ， （ ） ０ ６ｈ ∞） （。 Ｏ ３ｈ ∞）ｈ ｔ ＝ ． ３ （ 。其 中， ） ２ ｈ （ 为人 口温度 的稳定值 。由试 验所得 数据可 知 ｈ ∞） （ｏ ＝ ２ ．８ 。 ） ４ ６７ ℃。计算可得
摘
要 ： 分 析 了 已有 的 四重 滚 筒 式 牧草 烘 干 机 温度 系 统 的 特 点 ， 试 验 建 模 方 法 建 立 了热 风 炉 的 数 学 模 型 ， 用 提
出 了基 于模 糊 控 制与 ＰＤ算 法 相 结合 的 控 制 方法 ， 行 了 Ｆ ｚｙ—ＰＤ控 制 器 的 理论 设 计 。采 用 Ｍ Ｔ Ａ Ｉ 进 ｕｚ Ｉ Ａ Ｌ Ｂ进 行 了 仿 真 ， 真结 果 表 明 Ｆ ｚｙ—ＰＤ控 制 器具 有 上 升 时 间快 、 调 量小 的特 点 ， 足 系统 的 控制 要 求 。 仿 ｕｚ Ｉ 超 满
畜 牧业 的迅 速发 展 推 动 了牧 草 需 求量 的 增 加 ， － 将燃油量作为系统 的控制变量 ， 口温度作为被控变 烘 入 干机 设 备 广泛 应 用 在 牧草 加 工 行 业 。 目前 ， 控 仪 和 温
可编程控制器是牧草烘干设备常采用的两种控制器 ，
这两 种 控 制 器 由于 存 在 算 法 局 限性 和 成 本 高 等 问 题
２１ ０ ７月 １年
农 机 化 研 究
第 ７期
牧 草 烘 干 机 温 度 Ｆ ｚ ｙ — Ｐ 控 制 仿 真 研 究 ｕｚ Ｉ Ｄ
一
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ ＴＡ
徐
姣 ，周 修 理 ，李 艳 军 ，郑先 哲
（ 北农 业 大 学 大 学 工 程 学 院 ，哈 尔 滨 １ ０ ３ 东 ５—２ ５
３ ００
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＂ ￣２５ ０ ２０ ０ １ ０ ５
１０ ０ ５ ０
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基 金项 目：黑龙 江省 留学归 国人员科 学技 术专项 （ Ｃ ７ ２ ； Ｌ ０ Ｃ ６） 东北农 业大学科 技创新项 目（ Ｘ ０ Ｃ ０ ６—３ ） 作者 简介 ｌ徐 姣 （ ９ ５一）， ， １８ 女 湖北荆 州人 ， 士研究生 ， Ｅ—ｍ ｉ） 硕 （ ａｌ
１ ２ 试 验建模 及 结果分 析 ．
调参数 （ 口温度 ） 阶跃信 号下 的变化过程 。对试 入 在
验 数 据进 行 处理 ， 制 被 调 参 数 的 时 间 响应 曲 线 如 图 绘
１所示 。
４０ ５ ４０ ０
３５ ０
如何使系统 的数学模 型准确地 反映烘干过 程 的 实际特性 ， 为温度控制器 的设计及参数整定提供理论 依据是至关重要的。本文的被控对象 为热风炉 ， 其工