DAC电路 - 基于模糊控制的阀门定位器设计

　　在定位器的工作中，对阀门的实际开度除了要求进行LCD显示外，有时还需要将阀门实际开度的模拟电流量送回到控制中心。位置变送器采用的是高性能导电塑料电位器，它送来的阀位反馈信号经过微处理器进行处理后，需要再经过D/A转换接口，变成电压信号，然后通过电压/电流转换电路变成电流信号输出，送往远程控制端。本设计中，新型的DAC芯片通过SSC串口和微控制器连接，用于将单片机给的数字信号转化为模拟电压信号，然后电压信号再转化为4～20mA电流信号。

　　2 软件设计

　　定位器利用闭环控制原理，将从调节器来的调节信号或直接的控制信号与从执行器来的阀门位置反馈信号相比较，根据比较后的偏差使调节阀执行机构动作，从而使阀芯准确定位，达到定位的目的。其离散PID算法的一般形式是：

　　Kp，KI，KD分别表示比例系数、积分系数、微分系数。新型采用模糊自适应整定PID算法原理如图4所示。

　　自适应模糊PID控制器以误差E和误差变化EC作为输入，可以满足不同时刻的E和EC对PID参数自整定的要求。

　　PID参数的整定必须考虑到在不同时刻三个参数的作用，总结工程设计人员的技术知识和实际的操作经验，就能建立针对Kp，KI，KD三个参数分别整定的模糊控制表，表1所列为Kp的模糊规则表。

　　模糊控制规则表建立好后，可根据如下方法进行Kp，KI，KD的自适应校正。将系统误差E和误差变化率EC变化范围定义为模糊集上的论域。

　　其模糊子集为：

　　设E,EC和Kp，KI，KD隶属度函数为三角形函数，因此可以得出各模糊子集的隶属度，根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数的模糊控制规则表，就可以得到各个模糊规则下的模糊关系。进而求得Kp，KI，KD的模糊子集。

　　根据实际情况，采用最大隶属度法进行解模糊判决。定义Kp，KI，KD参数的调整算式如下：

　　在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理，查表和运算，完成对PID参数的自校正，流程图如图5所示。其中：E：误差，EC：误差变化，U：控制量，kU：比例因子。

　　3 结束语

　　本文主要讨论了模糊控制算法在阀门定位器中的运用以及所用的微控制器和所涉及的外围电路设计，在工程实践中表明这些方法都是可行的。但是由于工业现场环境的干扰，控制精度有待进一步的提高，而且算法还是可以进一步优化，在后续的研究中，可以尝试用神经网络等控制方法进行更深入的研究。