引言
目前，电动风阀在许多领域具有重要的应用场合，在工程中得到了广泛的关注。为了检测不同工作环境下调节阀的机械和电气特性，需要一个完整的阀门测试和控制系统。为了满足系统性能指标的要求，需要进行振动、冲击、热平衡等试验。通过检测阀门位置和管道中的介质流量，采用步进电机驱动阀盘旋转进行位置控制。由于步进电机的旋转角度与光盘的旋转角度不成比例，电机的旋转输入与阀门相应角度的输出非线性，传统的控制方法难以获得令人满意的控制效果。
模糊逻辑控制器（fuzzylogiccontroller，FLC）是从Zedeh模糊集概念的发展适用于控制不准确的数学模型、多输入、不确定因素和非线性系统。因此，模糊控制和常规控制PID通过在步进电机转轴上安装位置传感器，控制有机结合PID控制方案是双闭环控制步进电机，以准确控制阀门的开度。针对这种情况，本文讨论了一个原因PID推导参数设计Fuzzy-PID系统设计和模拟研究结合电动风阀的综合控制要求，取得了良好的效果。
1 风阀控制
1.1 控制目的
双闭环控制系统由位置控制器、速度控制器、步进电机、减速器、位置传感器、阀门和盘子组成。步进电机是一种四相混合步进电机。控制器根据位置传感器反馈的位置信号进行脉冲控制，以确保步进电机按给定的速度和位置驱动盘子。因此，步进电机的控制非常重要。
1.2 控制原理
在风阀控制系统中，步进电机的步距为1.8度机械角度，每转200步。一个控制脉冲对应于步进电机的旋转步骤。减速器的减速比为73：1，即步进电机旋转73步，减速器后阀盘旋转1步。旋转速度取决于脉冲频率。采用模糊的控制理论，设计了速度控制器和位置控制器的双闭环控制模式。电气阀控制系统如图2所示。
图1
2 控制策略
2.1 模糊PID控制原理
模糊PID通过演变常规控制器PID基于调节器的偏差E和偏差变化率DE作为其输入，U作为其输出。根据模糊PID控制器专家控制规则，P，I，D辅助微调以满足不同的需求E和DE，使被控对象具有良好的动静性能。
2.2 模糊控制规则
模糊控制器是位置误差的二维模糊控制器E位置误差变化率DE，输出为KP、KI、KD的变化量△KP、△KI、△KD。阀盘的位置为0度至62度，因此位置误差E位置误差变化率为[-60，60]DE[-120，120]是基本论域。E、DE用相同的语言值划分{NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB}，量化论域为[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6]，量化因子输入位置误差E位置误差变化率DE梯形和三角形函数选择隶属函数。在模糊自整定中，应找出PID在运行过程中，通过不断检测误差和误差变化率，对三个参数进行在线修正，以满足不同误差和误差变化率对控制器参数的不同要求。根据实际情况，当使用时PID控制时，参数KP、KI、KD初始值为0，因此规定输出量△KP、△KI、△KD量化论域为{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、2、3、4、5、6}，语言值分为{-6、-5、-4、-3、-3、-3、-2、-2、-1、0、2、4、5、5、6}{NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB}，输出变量△KP、△KI、△KD三角形函数三角形函数，模糊条件句格式为ifE=A&DE=B，thenΔKP=X&ΔKI=Y&ΔKD=Z。模糊控制规则可以根据参数整定规律建立。
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3 模拟分析控制系统
3.建立1 系统模型
由于步进电动机作控制电机，电动机将按控制指令运动到定位位置θ0.步进电机的实际位置θ1由于各种原因，定位位置θ如果用拉氏变换来表示目标值，0有一个小差距θ0（s）和控制量θ1（s），传输函数为：
了 （1）
其中
上式中J电机转子转动惯量，L1为自感，Zr转子齿数，iα为A相电流，D粘滞摩擦系数。步进电机的参数如表1所示，以进一步验证系统的有效性。
表1
取上表数据代入式(1)iα=1.1A，获得的传递函数为(2)
（2）
3.2 MATLAB的系统仿真
进入输入输出变量的隶属函数编辑器。确定语言变量论域，选择七个语言变量值，为每个语言变量值选择合适的隶属函数。图2为500Hz，当位置为90度时，模拟得到的位置曲线。
图2 位置模拟曲线
4 模糊PID控制软件
速度模糊PID控制的软件设计通过位置编码器反馈计算速度值。与给定速度相比，计算速度误差值E速度误差变化率DE，然后对E和DE当DE当绝对值小于2时时使用PI当脉冲延迟间隔被控制时DE当绝对值大于或等于2时，脉冲时长的增量由模糊控制表计算，并启动下一个脉冲延迟等待程序。位置反馈值由位置传感器在中断程序中获得。在捕获位置反馈值后，计算位置误差和位置误差变化率并模糊。PID控制参数KP、KI、KD的增量△KP、△KI、△KD，并计算出KP、KI、KD，完成PID参数在线校正，进行PID控制，控制器的输出为速度给定。计算位置控制器后，立即启动速度控制器。
5 结语
从模拟结果可以看出，使用模糊PID在控制模式下，风阀控制器的设计满足了系统的要求，可以尽快加速到给定的速度，超小。采用该方法进行系统测试，当达到给定位置时，速度可迅速减速到零，阀盘定位准确。该系统已成功应用于远程测控，效果良好。
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