在定位器的工作中，對(duì)閥門的實(shí)際開度除了要求進(jìn)行LCD顯示外，有時(shí)還需要將閥門實(shí)際開度的模擬電流量送回到控制中心。位置變送器采用的是高性能導(dǎo)電塑料電位器，它送來(lái)的閥位反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)微處理器進(jìn)行處理后，需要再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換接口，變成電壓信號(hào)，然后通過(guò)電壓/電流轉(zhuǎn)換電路變成電流信號(hào)輸出，送往遠(yuǎn)程控制端。本設(shè)計(jì)中，新型的DAC芯片通過(guò)SSC串口和微控制器連接，用于將單片機(jī)給的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，然后電壓信號(hào)再轉(zhuǎn)化為4～20mA電流信號(hào)。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　定位器利用閉環(huán)控制原理，將從調(diào)節(jié)器來(lái)的調(diào)節(jié)信號(hào)或直接的控制信號(hào)與從執(zhí)行器來(lái)的閥門位置反饋信號(hào)相比較，根據(jù)比較后的偏差使調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而使閥芯準(zhǔn)確定位，達(dá)到定位的目的。其離散PID算法的一般形式是：

　　Kp，KI，KD分別表示比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。新型采用模糊自適應(yīng)整定PID算法原理如圖4所示。

　　自適應(yīng)模糊PID控制器以誤差E和誤差變化EC作為輸入，可以滿足不同時(shí)刻的E和EC對(duì)PID參數(shù)自整定的要求。

　　PID參數(shù)的整定必須考慮到在不同時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的作用，總結(jié)工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識(shí)和實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)，就能建立針對(duì)Kp，KI，KD三個(gè)參數(shù)分別整定的模糊控制表，表1所列為Kp的模糊規(guī)則表。

　　模糊控制規(guī)則表建立好后，可根據(jù)如下方法進(jìn)行Kp，KI，KD的自適應(yīng)校正。將系統(tǒng)誤差E和誤差變化率EC變化范圍定義為模糊集上的論域。

　　其模糊子集為：

　　設(shè)E,EC和Kp，KI，KD隸屬度函數(shù)為三角形函數(shù)，因此可以得出各模糊子集的隸屬度，根據(jù)各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)的模糊控制規(guī)則表，就可以得到各個(gè)模糊規(guī)則下的模糊關(guān)系。進(jìn)而求得Kp，KI，KD的模糊子集。

　　根據(jù)實(shí)際情況，采用最大隸屬度法進(jìn)行解模糊判決。定義Kp，KI，KD參數(shù)的調(diào)整算式如下：

　　在線運(yùn)行過(guò)程中，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)模糊邏輯規(guī)則的結(jié)果處理，查表和運(yùn)算，完成對(duì)PID參數(shù)的自校正，流程圖如圖5所示。其中：E：誤差，EC：誤差變化，U：控制量，kU：比例因子。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文主要討論了模糊控制算法在閥門定位器中的運(yùn)用以及所用的微控制器和所涉及的外圍電路設(shè)計(jì)，在工程實(shí)踐中表明這些方法都是可行的。但是由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的干擾，控制精度有待進(jìn)一步的提高，而且算法還是可以進(jìn)一步優(yōu)化，在后續(xù)的研究中，可以嘗試用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制方法進(jìn)行更深入的研究。