本帖最后由 mayuanliang 于 2022-1-4 14:04 编辑
背景：近来，厂家想要定做研发一款温度控制器，为了实现更加精确的温度控制，企业想要在温控算法方面进行优化改进；其中，产品的具体要求有：1、恒温控制：能够支持k、e、 j热电偶测量，触点输出；2、定时通断：触点短路启动定时器工作，同时一组继电器输出；另外，支持定时功能，实践到蜂鸣器响并且继电器复位；3、计数：每次计时器运行一次复位时，自动加一个数。其中，厂家特意要求：温控算法需要采用模糊pid控制；具体如下图所示：
其中，网上有很多基于PID算法实现温度调节的方案，发布在各种开源平台上，本推文中不过多赘述；可以参考的链接有：1、基于51单片机设计的温控方案；https://mp.weixin.qq.com/s/TuJJwKBuqS-DJFEDim6mNg；2、温控器使用过程：https://mp.weixin.qq.com/s/zLGpl1EwUOkyoj0J2Yqykw；3、基于模糊PID算法的电阻炉温度控制系统设计与实现 - TI模拟技术论坛 - 德州仪器TI官方技术支持社区 - 21ic电子技术开**坛等等（本推文中未公布程序代码），近来，在前期工作的基础上，对相关程序进行完善，增加模糊pid控制算法，实现温度准确调节；
采用传统的pid控制算法存在的问题：为了更好的说明控制器存在波动的原因，采用matlab pid工具箱进行模拟仿真，具体结果如下图所示：
从图中可以看出，基于pid算法设计实现的温控器，在初始阶段存在明显的过冲现象，在保证响应速度的前提下，不管如何修改比例、积分、微分参数，波动情况依然存在；并且实验中发现，响应速度越快，波动越大；因此，针对该问题，近来编写了模糊pid算法，具体的解决方案如下所示：
模糊pid实现过程：
模糊算法及解模糊；利用matlab中的 Fuzzy Logic工具箱进行控制系统进行设计，后续利用Simulink进行仿真。模拟中把偏差E和偏差变化率EC确定为模糊推理器的输入量，PID控制参数的增量系数∆KP，∆ KI，∆KD为输出量，具体过程为：
1、建立双输入三输出模糊系统，建立隶属度函数；
2、规则表编辑：一般可以制定49条模糊控制规则（大多数教科书上可以找到），后续将相应的规则编辑到matlab Fuzzy Logic工具箱内部，具体如下图所示：
将相应的规则输入到matlab 工具箱内，具体如下图所示：
采用matlab对模糊控制器进行仿真，具体程序代码如附件所示：下图展示了具体的结果，从图中可以看出，采用模糊pid控制算法后，温控精度大大提高，大大减弱了初始阶段的过冲问题，具体效果如下图所示： 采用传统pid算法的控制效果为：
附：过程中出现的问题以及解决办法：1、采用传统pid控制算法过程中，当参数选取不合理时，系统不能达到稳定状态，调试花费了较长时间依然不能达到预期要求，具体如下所示；
2、论域范围影响系统的稳定性，需要依据经验调试选取；2、对于复杂的控制系统，需要复习z变换相关资料；
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