模糊溫度控制和PID溫度控制的區(qū)別

通常，對于溫度控制的理解，是覺得其技術(shù)成熟且改變不大。有一些工業(yè)的應(yīng)用（如，注塑工業(yè)），不僅對時間進行精確的控制，而且在當設(shè)定值改變時，對于快速加溫階段和擾動的快速響應(yīng)形成最小程度的過沖（overshoot）和下沖（undershoot）。一般采用的PID控制技術(shù)難以滿足這些特殊的場合。
   
    目前存在2種的復(fù)雜溫度控制器。一種方案是基于增加特殊性能的PID，另一種方案是模糊邏輯控制。
   
    增強的PID溫度控制
   
    加熱和冷卻過程中的不同速度（時間常數(shù)）可根據(jù)溫度設(shè)定值，進行PID常數(shù)的動態(tài)調(diào)節(jié)。這樣的調(diào)節(jié)需要一個加熱模型--加熱過程的反轉(zhuǎn)靜態(tài)特性（inverse static characteristic）。一旦控制系統(tǒng)執(zhí)行加熱模型，它的輸出可被相應(yīng)地用于前饋變量。前饋變量與比例成分的輸出一起使加熱模型符合加熱過程。
   
   
    一個近似的時間優(yōu)化控制方法需要將溫度控制的全部過程分為3個部分，每部分都有其不同控制機制。在階段（溫度在設(shè)定值之下）和個階段（溫度在設(shè)定值之上），冪常量（分別是滿值和零）被應(yīng)用，控制調(diào)節(jié)誤差。在中間階段（設(shè)定值在中間），線性PID控制開始作用。在這里所謂的線性控制區(qū)（linear control zone，LCZ）、非線性、調(diào)節(jié)誤差限制（regulation error limit ，REL）就能被使用，會有助于限制溫度的過沖和下沖。圖1中，為加強的PID溫度控制器的框圖，適用范圍較廣。
   
   

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    模糊邏輯
   
    工程師們對模糊邏輯的了解已經(jīng)超過35年。模糊控制的魅力在于小規(guī)模的微型控制器，因為這一技術(shù)比常規(guī)的PID要求較少的計算冪和更少的操作存儲量。
   
    模糊控制的基本形式可模擬人工控制過程。根據(jù)瞬時溫度背離設(shè)定值（調(diào)節(jié)誤差，e(n)）的程度和溫度改變的速率（或調(diào)節(jié)誤差的背離，(e(n))，人工調(diào)整應(yīng)用于加熱成分的冪。整個過程由系統(tǒng)的物理或數(shù)學(xué)性質(zhì)決定。溫度的背離和溫度的改變速率是高？是底？還是中等？模糊控制以同樣的過程變量狀態(tài)運行。
   
    如圖2，模糊溫度控制器的框圖表明，模糊控制器的輸出是如何在功能加強的傳統(tǒng)的PID控制器的情況下與前饋模塊的輸出相結(jié)合的。類似的適配模塊可使解模糊化過程優(yōu)化（使模糊化輸出變量成為明確的輸出值），并且同時幫助加熱器模塊更真實反映加熱過程。
   
   

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    你的系統(tǒng)你做主
   
    即使像溫度控制這類的過程，如果增加了諸如快速增溫階段也可能變得很復(fù)雜。執(zhí)行功能加強的、傳統(tǒng)的PID控制器就成為一項挑戰(zhàn)，特別是如果需要自調(diào)整能力以幫助確定優(yōu)化PID常量時。然而，不可否認的是，PID控制的理論的運用相當廣泛。
   
    另外，模糊控制似乎能較簡單的實現(xiàn)相同的性能。由一階或更高階的多項式（LCZ在增強PID控制中提供一個零階近似值）控制的，用于時間優(yōu)化控制系統(tǒng)的二階轉(zhuǎn)換曲線的近似值使模糊控制在時間優(yōu)化控制應(yīng)用中頗占優(yōu)勢。作為相對較為新的控制方法，它也能提供更多的發(fā)展空間。