1 前言
闸阀开启度的精确市场定位是智能化阀门定位器的首要功效之一，系统对的安全可靠和经济形势有着关键危害。传统式的闸阀精准定位自动控制系统大部分选用基本的PID控制对策，但因为闸阀具备大惯性力，大延迟，时变和不确定性等特点，选用基本的PID控制对策难以得到令人满意的调节质量。传统式的阀门定位器系统软件常选用的此外一种方法便是控制器设计对策，尽管控制器设计对策对基本相同实际实体模型的操作系统有优良的调节实际效果，可是阀门定位器的操纵常常是细微量的更改，而模糊控制器不可以清除自动控制系统的稳态误差，非常容易在均衡点周边造成小幅度震荡，危害了过程控制的实际效果。因而需要探讨一种新的控制方法。
灰色预测是以已产生的行为表现特点量中找寻系统软件发展趋势规律性，以系统软件实体模型替代传统的的数学分析模型，用于预测分析系统软件将来的个人行为，并依据以后的方式发展趋势，明确对应的操控管理决策，促使估计值和真实值中间的偏差变小。这类控制方法是着眼于将来的超前的操纵，构造简易，有很强的应用性。
根据改进版灰色预测的优势，融合基本PID和控制器设计的优点，大家对智能化阀门定位器选用根据灰色预测的模糊不清—PID控制。
2 灰色预测操纵
灰色系统基础理论是一种科学研究少数据信息，贫信息内容可变性问题的新方式 。其主要是借助对“一部分”已经知道数据的形成，开发设计，获取有價值的信息内容，完成系统对运作个人行为，演变周期性的恰当表述和有效性监管。在灰色系统基础理论中，GM（1，1）实体模型即单自变量一阶灰色预测模型是依据关联系数，形成数的灰导函数及其灰全微分等见解创建起來的线性微分方程。灰色预测操纵便是创建在GM（1，1）实体模型的基本上，因此它无需创建被测目标的实体模型，并且具备很强的自适应性，必须的原始记录少，测算量小，应用简易且速度更快，适用比较复杂的信息全过程，可以达到系统对的同步控制。
对单键入单导出（SISO）系统软件，设能测得其输出时间序列分析如下所示：
在其中n为灰色预测必须的原始记录量。
根据光洁离散变量数据信息列增长指数值规律性的观念，形成的等差数列比初始等差数列的指数值增长周期性要好，而且减弱了初始等差数列的偶然性。因而，对初始等差数列作一次累积（1-AGO），形成新等差数列如下所示：
运用一次累积形成数据信息列（3）和（4）可创建GM（1，1）深灰色线性微分方程：
在其中
从而可获得式（5）的白化方程式：
主要参数可以用最小二乘法开展可能：
在其中：
依据白化表达式（6），获得y（t）在时时刻刻的解为：
依据（8）式开展（k M）时时刻刻的预测分析，随后对累积后的信息开展复原获得原始记录对（k M）时时刻刻的预估为：
3 控制器设计
模糊控制器选用现阶段普遍采用的二维模糊控制器，就是以误差u和偏差弹性系数Δu做为控制器设计输出量，这类方法不但能确保控制系统的可靠性，还可降低闸阀开启度的控制量和震荡状况，以压电式阀的启用时长为控制器设计输出量。而模糊控制实际效果的优劣在于u和Δu值的精确性，而选用深灰色估计值的结论做为u和Δu，便是具备可预测性的结论，促使操纵作用更强。
最先明确的模糊不清定量分析：u为闸阀开启度误差；Δu为闸阀开启度误差弹性系数；c为压电式阀的启用时长。取闸阀开启度的误差值u，闸阀开启度的误差值的弹性系数Δu做为模糊控制器的键入标准。模糊的具体方法是：先把观察到的误差或偏差的弹性系数的范畴列入一定区域内的持续量，随后再将这种持续的准确量离散化，将要其分成几档，若观察到的具体误差范畴为[a，b]，则可按式（10）将[a，b]间转变的自变量x转换为[-6,6]中间的自变量y。
该体系的具体误差范畴为[0，100]，因而由式（10）获知，对键入自变量u的模糊集取名为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，其模糊不清结合记作：T（u）={NB，NS，O，PS，PB}，式中NB=“负大”，NS=“负小”，O=“零”，PS=“正小”，PB=“正大”。其键入自变量的隶属度如下图1所显示。
一样，假如观察到的具体误差弹性系数范畴为[a，b]，可按式（11）将[a，b]，间转变的自变量x转换为[－4,4]中间的自变量y。
从而，针对键入自变量的模糊集取名为：{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，其模糊不清结合记作：T（c）={NB，NS，O，PS，PB}。其隶属度如下图2所显示。
一样，把操纵输出量c的模糊集取名为：{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，其模糊不清结合记作：T（c）={NB，NS，O，PS，PB}。其隶属度如下图3所显示。
控制器设计是构建在一系列控制器设计标准基本上的，这种标准是人对控制目标实现操纵时的经验交流。在这里选用二维模糊不清句子，依据气体压力的主要参数特性和当场操作过程工作经验，汇总出控制器设计标准表，如表1所显示。
拥有表1所显示的控制器设计标准，再依据Mamdani蕴含界定，可算出一个三元模糊关系R为：
那样针对已知的A*，B* 的值，根据模糊不清生成计算可获得模糊不清输出量C*＝（A* × B*）•R。在求出了导出操控量C*之后，以较大隶属度法开展清晰测算，可以算出C*相匹配模糊集中的隶属度较大的原素，这一原素便是导出操纵的清楚值。
4 总体操纵计划方案
基本PID控制是一种运用最普遍的调节方法，它的最大的特点取决于优化算法简易，稳定性高，缺陷是无法操纵最优控制，时变和原理繁杂的全过程；而纯粹控制器设计虽然能对无法模型的繁杂全过程做好有效的操纵，但却无法清除自动控制系统的稳态误差，非常容易在均衡点周边造成小幅度震荡，危害了过程控制的实际效果。根据各控制方法的利弊与融合本系统软件智能化阀门定位器的特性，可以选用Fuzzy-PID复合型控制方法：此体系中的被测量i（4-20mA），操纵量为Δυ=YP-r，当误差过大时即超过额定值的7%时，选用Fuzzy操纵方法；当误差缩减到较小范畴时即低于额定值的7%时，选用PID控制方法。二种操纵方式并行处理能导致系统软件响应速度减少，与此同时显著地清除稳态误差。为防止在控制方法转换时发生值振荡扰动，当Fuzzy控制方法向PID控制对策转换时，控制器的伤害将维持Fuzzy控制方法下的输入输出值if，直到PID控制器导出|ip|≤|if|；当PID控制对策向Fuzzy控制方法变换时，控制器的伤害将维持PID控制对策下的输入输出值ip，直到Fuzzy控制板导出|ip|≥|if|。
总体控制方法选用根据灰色预测的模糊不清－PID控制，如下图4所显示，便是在以上的控制方法的反应控制回路中提升一个灰色预测模型。该预测模型是以灰色预测基础理论为根据，以系统软件个人行为替代系统软件的数学分析模型，其功效是以已产生的行为表现特点量中找寻系统软件发展趋势规律性，预测分析系统软件将来的方式发展趋势，明确对应的操控管理决策。总体控制方法的运行环节为：根据智能化闸阀智能变送器送过来的真实值键入到智能化阀门定位器中，最先通过灰色预测模型的解决，即运用现阶段时时刻刻k以前的n个持续取样数据信息，由深灰色预测算法求取k M时时刻刻的估计值，用预测分析偏差替代现阶段数据误差e（k）=r（k）－y（k），获得预测分析偏差。智能化阀门定位器再借助测算得到预测分析偏差与7%的额定值的尺寸关联，决策将其开展控制器设计或者基本PID控制，以实现较好的调节实际效果，促使智能化阀门定位器精确精准定位。由于本计划方案运用了偏差的估计值来实现操纵，因此这类预测分析控制方法可以看成是一种事前调整。
5 模拟仿真结论
为表明文中明确提出控制方法的实效性，与此同时对基本PID控制，模糊不清-PID控制和选用改进版灰色预测的模糊不清-PID控制开展了比照模拟仿真科学研究。在开展灰色预测操纵时，仅有选择合理的预测分析微信步数M及模型维数n才可以较为精确地预测分析系统软件个人行为的未来发展转变，使灰色预测具有超前的的功效，进而提升操纵的精确性和处理速度。一般来说，系统软件的落后或惯性力越大，预测分析微信步数M也越大，对于智能化调压阀的开环传递函数为：
M的值取为5，模型维数n=5。其模拟结论如下图5所显示。图6为在目标在50S时添加企业阶跃的影响的模拟结论。在其中，Grey，Fuzzy-PID为选用灰色预测的模糊不清-PID控制回应曲线图，Fuzzy-PID为选用模糊不清-PID控制回应曲线图，PID为基本PID控制回应曲线图。3种控制方法的参数均同样。从两图上可以看得出，选用改进版灰色预测模糊不清-PID控制对策的阀位自动控制系统的信息质量显著好于选用基本PID控制对策的系统软件，与此同时，其增益值和调整时长也比传统PID控制对策要短一些，且几乎并没有开环增益。
6 总结
灰色预测操纵具备少数据信息，贫信息内容且算法复杂度小的优势；基本PID控制器优化算法简易，稳定性高；模糊控制器对无法模型的繁杂全过程可以实现合理有效的操纵。融合灰色预测，基本PID和控制器设计的优势，明确提出选用灰色预测的模糊不清-PID控制对策，并将其运用到具备大惯性力，不确定性等特点的智能控制系统阀门定位器自动控制系统中。根据对种控制方法的模拟仿真比照，可以得到：文中提到的控制方法其调节实际效果好于其他，种方式 ，具备很强的可扩展性。
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