模糊PID控制在冷藏集装箱制冷容量控制中的应用
王本明（青岛远洋船员学院机电系）提要将模糊控制理论应用于冷藏集装箱制冷系统的“过热度”和“制冷容量”
控制中，把常规的PID控制模式改造为比例、积分、微分三增益按模糊控制规律自动优化调整的模糊PID控制模式，从而可使整个系统的工作状态更加合理、稳定、节能，获得较理想的控制效果。
由于PID控制器适用于各种控制对象而无需知道它们的数学模型，所以在很多领域中得到了广泛地应用，但是，PID控制尚存在一些问题，例如，因PID参数（kp、比、kd）一旦被整定就不能在控制过程中根据需要进行自动调整，从而使过渡过程常常出现较大的超调和较长的过渡时间；对于那些非线性、时变的对象和过程，还会出现PID参数难于整定等不够理想的控制效果。
利用模糊控制规则给出在不同实时状态下的P1D参数模糊推理结果，实现对PID参数（kp、k，kd）的实时修正，可以满意地解决上述P1D控制中存在的问题。模糊参数PID控制系统结构如所示。
1冷藏集装箱调温系统冷藏集装箱调温系统如所示，该系统由两台压缩机、两组电加热器、一个电子膨胀阀（EEV）和一个控制随动阀CMV）等部件组成，这些部件在微电脑温度控制器的控制下，实现了箱内货物的保温储藏功能。
冷藏集装箱是一种储运各种冷冻或冷藏保鲜货物的特殊保温容器，它有以下特点：一是保温范围宽，可以在+50°C一30°C的环境温度下将箱内温度保持在一20°C+20°C的设定温度上，特别是对温控精度要求严格的贵重冷藏货物，还需要良好的容量控制能力；二是环境多变，要经受车运、堆场等候、船运及不同时节、地理位置等多变的工作环境考验；三是调温巡风路径长，供、回风处货物容易出现较大温差而导致局部货损等。因此，冷藏集装箱保温系统应该具有较强的调温保温能力、较高的参数自适应能力、冷藏集装箱调温系统无超调和稳定平缓的调温特性。
原冷藏集装箱微电脑控制系统中采用双路常规PID控制：①蒸发器出口气态冷剂的改进为模糊参数自适应PID控制模式，使压缩机的工作状态与能量调节更加合理、节能、提高供/回气温度的稳定性、减少超调量，从而获得较理想的温控效果。
子膨胀阀（EEV）“的开度，使蒸发器出口气态冷剂的‘过热度’恒定，以保持最适量的（k）由TDK检测，蒸发器出口制冷剂汽化压力E0P（k）LPT检测，由EOP（k）查表一1计算出饱和温度EOPT（k），再将TDK检测的EOT（k）的减去在表1中换算出的饱和温度EOPT（k）求出”过热度SHT（k）“，而”设定过热度SSHT“与”过热度SHT差即为PID偏差值e（k）：表1R134a汽化压力表温度'c饱和压力温度°c饱和压力温度V饱和压力温度V饱和压力一6（k）查表一1在微电脑“过热度”PID控制器中，所采用的PID增量式离散差分方程是：其中：T是采样周期（20ms）差值。
kp、k，ka分别是比例、积分、微分增益，它们可以通过扩充临界比例度法整定求取。
（k）是脉冲量，Au（k）控制步进电机的转向和步数，步进电机则驱动和改变电子膨胀阀的开度。步进电机对电子膨胀阀开度的控制关系如所示。图中电子膨胀阀从“全关”到“全开”步进电机步进脉冲数为24个，通过系统调试，使电子膨胀阀在“设定过热度”时的开度为50%（对应120个脉冲处），而后输出增量Au（k）在50%开度的基础上进行正向、反向各120个脉冲的输出控制，使蒸发器出口气态冷剂过热度恒定。
制随动阀（MV）“的开度，将压缩机排出端高温压缩气体旁通电子膨胀阀（EEV）流进由供风温度传感器SUPT检测，将”箱内温度设定值SPT“与”供风温度SUPT容量控制是为温度设定值在一5°c以上时的冷藏保鲜工况而设置，并且只有在一rc+ 1.5°C时，容量控制才起作用，控制随动阀MV才始受控。
步进电机对控制随动阀开度的控制关系如图一4所示，图中控制随动阀从“全关”
到“全开”步进电机步进脉冲数为336个，通过系统调试，使电子膨胀阀在“设定过热度”时的开度为50%（对应168个脉冲处），而后输出增量Au（k）在50%开度的基础上进行正向、反向各0168个脉冲的输出控制。
这里所说的模糊PID控制，是依据偏差e（k）和偏差变化率Ae（k）的大小和方向，按照特定的模糊控制规则，对“、”负小（NS）“、”零（Z0）“、的三角形如所示。所有交集中最大隶属度的最大值p=0.5，每种语言变量间都具有较好的灵敏性和鲁棒性。
为了推导kp、k，kd的大工业控制规则，先将它们的范围都归一化到：e和Ae的隶属函数修正系统6、心、幻是在闭区间取值，其语言变量只取“大（L）”和“小（S）”两个值，这两种语言变量的隶属函数如所示。
表3表4根据人的PID控制经验，按照下述模糊控制规则的语言格式：ife（k）=A！andAe（k）=Bithenkfp=Q，kfd=D，k=Ej推断出W的模糊控制规则如表2、表3、表4所示。
表2 4，5，6确定表5的结构，再根据L.A.Zadeh的模糊推算法求出各当前输入量和输出量的模糊截集，然后再根据中的论域值，0.2，0.4，0.6，重心原则，对模糊量进行模糊判决，求得表5中比例放大系统各当前输出项的输出量如表5所示。
表5灸'的修正系数一在线控制过程中，查表5适时地对％进行修正，而后按的归一化公式（2）-/：pmin）/（勾-心）用于实时控制的比例系数kp，实现对比例系数kp的模糊参数自适应控制。
对于微分和积分系数ki、处理方法与比例系数kp相同，不再重述。
