Fuzzy PID控制器在压注机中的应用

　　1引言

　　压注机工作时，将料桶里的高分子料粒或者粉料经过塑化后熔化为高分子熔料，在一定的压力和速度下注入模具的模腔内。其工作原理如图1表示，为了保证注塑出来的质量，它要求在保压过程中液压缸1保持一定的压力。

　　指令信号由计算机发出，经过伺服放大器放大，驱动电液伺服阀工作，推动双出杆伺服液压缸1动作，进而推动注塑液压缸2动作，把从漏斗里的熔料快速推进模腔里，压注机系统进入注塑阶段。熔料充满模腔时，系统由注塑过程进入保压过程，控制系统相应的由位置控制切换到压力控制，这时要求保压压力最大控制在1 MPa。保压控制系统可以看作是一个驱动力电液伺服控制系统，则可得该过程系统开环传递函数为：

　　由上面的公式我们可以知道，当k值发生变化时，导致m，发生变化，系统的稳定性会发生很大的变化。压注机保压过程的弹性负载刚度随着模具的大小而发生变化，因此，为了更好地适应系统的参数变化，本文采用Fuzzy PID控制方法。

　　2 Fuzzy PID控制器的设计

　　传统的PIE)控制具有较高的控制精度，但是适应性差，特别是在参数变化的系统中表现得更加突出；模糊控制并不依赖精确的对象数学模型，能适应参数的一定变化，但是其控制精度比较差，甚至有时会出现极限环震荡[2 J。根据这个特点，本文采用Fuzzy PID控制方法，发挥了模糊控制和PID控制共同的优点，使系统具有较好的鲁棒性和稳态精度。

　　Fuzzy PID控制器是以误差e和误差变化口作为输入，可以满足不同时刻e和ec对PID参数自整定的要求。利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改，便构成Fuzzy PID控制器，其结构如图2a所示。

　　我们选取：误差e和误差变化ec以及PID三个参数kp，ki，kd的论域都为：{一3，一2，一1，0，1，2，3}，其模糊子集对应为：{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}，子集

　　元素分别对应为负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。并设他们除了边界上的隶属函数外都服从三角分布，所以可给他们各个隶属函数赋值，应用MATLAB模糊控制工程箱可得各个变量的隶属函数分布图都形如图2b形式。

　　我们知道，PID控制器中的比例因子kp、积分系数ki和微分系数kd在控制系统中的主要作用如下：比例系数k。的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度；积分作用系数k．的作用是消除系统的稳态误差；微分作用系数女d的作用是改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。所以可以得到比例因子kp、积分系数Pi和微分系数Pd的模糊控制