一种基于模糊控制策略的快速整定电路的制作方法

本发明属于无线电
技术领域：
，尤其涉及一种基于模糊控制策略的快速整定电路。
背景技术：
：pid（比例-积分-微分）控制算法是一种结构简单、工作可靠、调整方便的控制算法，是各种工业过程控制最主要的控制方法之一，在使用pid控制时，需要对pid的参数进行调整，该过程称为整定。在射频发生器的控制电路中，功率输出采用了pid硬件闭环控制的方式，同时，为确保功率输出过程的可靠性，在控制回路中采用了多个pid控制回路协同控制，不同的pid控制回路实现电流保护、电压保护、高温保护等功能，但由于不同的保护电路的响应时间不同，每个回路的比例、积分、微分参数不一致，需要整定的时间较长。模糊控制常用于复杂的控制系统当中，对于复杂的控制系统，往往变量较多，难以正确的描述系统的动态，对于有多个pid控制的回路，利用模糊控制的策略可以大大减少调试的工作量。模糊控制本质是一种非线性控制，其主要难点是需要基于原有的系统控制方法，积累大量调试的背景上，并将调试的结果整理成模糊控制的规则库，规则库是模糊控制的核心，因此该方法的缺点是不适用于初次调试或者没有调试背景的人员。目前，pid技术广泛应用于工业控制的各个领域，基于模糊控制的控制系统已经广泛应用于生产和生活领域，如工业控制领域中水净化处理、化学反应釜、发酵过程等，家电设备中洗衣机、空调等，专用系统中汽车驾驶、机器人控制盒地铁停靠系统等。针对复杂电路的调试涉及到多变量协同控制，这正是模糊控制的优点。技术实现要素：本发明的目的是为了解决这一问题，以射频电源控制电路调试为基础，提供一种基于模糊控制策略的快速整定电路，该电路为一个完整的硬件闭环电路，根据模糊控制的规则库，可以快速的确定pid参数范围。同时，还通过减少元器件的更换次数，减少整定的时间。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种基于模糊控制策略的快速整定电路，包括输入变量模块、模糊控制器和输出变量模块，其特征是，所述输入变量模块为一设定的电压值；所述模糊控制器将一设定的电压值转换为模糊量，通过模糊算法将所得模糊控制量转换为精确控制量，包括测量模块6和四个模糊控制模块，四个模糊控制模块分别为一个功率稳定输出控制的第一f-pid控制电路1，一个保护信号一的与第一f-pid控制电路串联的第二f-pid控制电路2，以及一个保护信号二的第三f-pid控制电路3和一个保护信号三的与第三f-pid控制电路并联的第四f-pid控制电路4，每个所述模糊控制模块均具有开关控制5；所述输出变量模块，包括功放模块7和与功放模块串联的功率输出模块8，所述测量模块6测量功放模块的输出功率，并向第一f-pid控制电路1反馈电压信号。优选地，所述模糊控制模块，包括控制模块、运算放大器u1，所述运算放大器u1一个输入端连接隔离电阻r，所述隔离电阻r一端为模糊控制模块的输入二；所述运算放大器u1另一个输入端连接电阻rx2，电阻rx2串联电容cx1后连接模糊控制模块的输入一；所述运算放大器u1输出端连接模糊控制模块的输出；电阻rx2和电容cx1与可调电阻模块rx3并联，可调电阻模块rx4和可调电容模块cx3串联后与电容cx2并联，将电容cx2两端分别连接到运算放大器u1与电阻rx2连接的输入端和运算放大器u1输出端；其中所述可调电阻模块rx3和可调电阻模块rx4为比例控制部分，可调电容模块cx3与可调电阻模块rx3为积分控制部分，所述电容cx1、电阻rx2、可调电阻模块rx4和电容cx2为微分控制部分。优选地，所述可调电阻模块，包括依次串联连接电阻r1、电阻r2和可调电阻res，所述电阻r1和开关s3并联，所述电阻r2和开关s4并联，电阻r3和开关s2串联后，一端连接电阻r1左侧，另一端连接可调电阻res右侧；电阻r4和开关s1串联后，一端连接电阻r1左侧，另一端连接可调电阻res右侧。优选地，所述可调电容模块，包括依次串联连接的电容c1、电容c2和可调电容ces，所述电容c1和开关s3并联，所述电容c2和开关s4并联，电容c3和开关s2串联后，一端连接电容c1左侧，另一端连接可调电容ces右侧；电容c4和开关s1串联后，一端连接电容c1左侧，另一端连接可调电容rec右侧。与现有技术相比较，本发明的有益效果是：本发明电路仅仅是的一部分，整个系统包括，一个主要的控制电路，和多个串并联的辅助控制电路等，对于使用了同一个模糊控制模块的多个不同的控制电路的整定，模糊控制模块对应的规则库基本一致，如果使用pid一部分控制功能，或者模糊控制模块中可调节电阻与可调节电容的位置和数量变化，会有新的对应的规则库。本发明有两部分，一是利用模糊控制策略快速整定pid控制电路，二是模糊控制电路的模糊规则库和响应时间模糊化的方法。根据模糊控制的规则库，可以快速的确定pid参数的大致范围，在协同调节时，不需要逐个调试pid参数，也不需要在可调元器件的整个范围内进行调试，大大减少了整定的时间。同时，还通过减少元器件的更换次数，减少整定的时间。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。图1为本发明基于模糊控制策略的快速整定电路原理图。图2为本发明模糊控制模块的原理图与简化图。图3为本发明可调电阻模块的原理图与简化图。图4为本发明可调电容模块的原理图与简化图。具体实施方式下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例如图1-4所示，一种基于模糊控制策略的快速整定电路，包括输入变量模块、模糊控制器和输出变量模块，所述输入变量模块为一设定的电压值；所述模糊控制器将一设定的电压值转换为模糊量，通过模糊算法将所得模糊控制量转换为精确控制量，其由fpid1~fpid4控制模块串联或者并联连接而成，包括测量模块6和四个模糊控制模块，四个模糊控制模块分别为一个功率稳定输出控制的第一f-pid控制电路1，一个保护信号一的与第一f-pid控制电路串联的第二f-pid控制电路2，以及一个保护信号二的第三f-pid控制电路3和一个保护信号三的与第三f-pid控制电路并联的第四f-pid控制电路4，每个所述模糊控制模块均具有ctrl开关控制5；每个模糊控制模块实现控制、多个保护功能和快速整定功能；所述输出变量模块，包括功放模块7和与功放模块串联的功率输出模块8，所述测量模块6测量功放模块的输出功率，并向第一f-pid控制电路1反馈电压信号。优选地，所述模糊控制模块，包括控制模块、运算放大器u1，所述运算放大器u1一个输入端连接隔离电阻r，所述隔离电阻r一端为模糊控制模块的输入二（in_2）；所述运算放大器u1另一个输入端连接电阻rx2，电阻rx2串联电容cx1后连接模糊控制模块的输入一（in_1）；所述运算放大器u1输出端连接模糊控制模块的输出（out）；电阻rx2和电容cx1与可调电阻模块rx3并联，可调电阻模块rx4和可调电容模块cx3串联后与电容cx2并联，将电容cx2两端分别连接到运算放大器u1与电阻rx2连接的输入端和运算放大器u1输出端；其中所述可调电阻模块rx3和可调电阻模块rx4为比例控制部分，可调电容模块cx3与可调电阻模块rx3为积分控制部分，所述电容cx1、电阻rx2、可调电阻模块rx4和电容cx2为微分控制部分。而传统的pid调节中，针对不同相应时间的输入和输出，调节可变电阻模块rx3，可变电阻模块rx4和可调电容模块cx3即可完成参数整定。实际的整定过程中，第一步需要大体确定电阻和电容调整的范围，之后整定的过程中可能会出现电阻阻值和电容容值不足的问题，而频繁的更换电阻和电容既增加了整定的公式时间和工作量，又可能造成过调，导致整个系统的故障等。优选地，所述可调电阻模块rx3或rx4，包括依次串联连接电阻r1、电阻r2和可调电阻res，所述电阻r1和开关s3并联，所述电阻r2和开关s4并联，电阻r3和开关s2串联后，一端连接电阻r1左侧，另一端连接可调电阻res右侧；电阻r4和开关s1串联后，一端连接电阻r1左侧，另一端连接可调电阻res右侧。优选地，所述可调电容模块cx3，包括依次串联连接的电容c1、电容c2和可调电容ces，所述电容c1和开关s3并联，所述电容c2和开关s4并联，电容c3和开关s2串联后，一端连接电容c1左侧，另一端连接可调电容ces右侧；电容c4和开关s1串联后，一端连接电容c1左侧，另一端连接可调电容rec右侧。图3和图4所示，可调电阻模块与可调电容模块分别在可调电阻和可调电容的基础上串联了两个电阻与电容，串并联的电阻阻值同可调电阻的最大量程一致，串并联的电容容值同可调电容的最大量程一致。在传统pid控制电路基础上，将可调电阻和可调电容分别并联、串联不同数值的电阻和电容，并使用开关s1~s4控制电阻r1~r4及电容c1~c4的通断，实现快速整定的目的。在调试的过程，逐步形成响应时间的模糊化和模糊控制的规则库，见表1~表3。模糊控制的模糊规则库定义如下：表1可调电阻模块rx3响应时间很快快一般慢很慢s1闭合打开打开打开打开s2闭合打开打开打开打开s3闭合闭合打开闭合打开s4闭合闭合闭合打开打开表2可调电阻模块rx4相应时间很快快一般慢很慢s1打开闭合闭合闭合闭合s2打开打开闭合闭合闭合s3打开打开打开闭合闭合s4打开打开打开打开闭合表3可调电阻模块cx3相应时间很快快一般慢很慢s1打开闭合闭合闭合闭合s2打开打开闭合闭合闭合s3打开打开打开闭合闭合s4打开打开打开打开闭合相应时间的模糊化，根据功率输出控制电路和三个保护电路的整体响应时间确定，假设最大的相应时间为t，那么定义0t~0.2t为很快，0.2t~0.4t为快，0.4t~0.6t为一般，0.6t~0.8t为慢，0.8t~t为很慢。模糊化的定义方法不唯一，例如，可以将定义0t~0.5t为快，定义0.4t~0.6t为一般，0.5t~t为慢。模糊化依靠实际的调试过程和调试人员的调试经验。在多个控制点库协同调节时，不需要逐个调试pid参数，也不需要在可调元器件的整个范围内进行调试，大大减少了整定的时间。以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页1 2 3