1 前言
閘閥開啟度的精確市場定位是智能化閥門定位器的首要功效之一，系統(tǒng)對的安全可靠和經(jīng)濟形勢有著關(guān)鍵危害。傳統(tǒng)式的閘閥精準(zhǔn)定位自動控制系統(tǒng)大部分選用基本的PID控制對策，但因為閘閥具備大慣性力，大延遲，時變和不確定性等特點，選用基本的PID控制對策難以得到令人滿意的調(diào)節(jié)質(zhì)量。傳統(tǒng)式的閥門定位器系統(tǒng)軟件常選用的此外一種方法便是控制器設(shè)計對策，盡管控制器設(shè)計對策對基本相同實際實體模型的操作系統(tǒng)有優(yōu)良的調(diào)節(jié)實際效果，可是閥門定位器的操縱常常是細微量的更改，而模糊控制器不可以清除自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，非常容易在均衡點周邊造成小幅度震蕩，危害了過程控制的實際效果。因而需要探討一種新的控制方法。
灰色預(yù)測是以已產(chǎn)生的行為表現(xiàn)特點量中找尋系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢規(guī)律性，以系統(tǒng)軟件實體模型替代傳統(tǒng)的的數(shù)學(xué)分析模型，用于預(yù)測分析系統(tǒng)軟件將來的個人行為，并依據(jù)以后的方式發(fā)展趨勢，明確對應(yīng)的操控管理決策，促使估計值和真實值中間的偏差變小。這類控制方法是著眼于將來的超前的操縱，構(gòu)造簡易，有很強的應(yīng)用性。
根據(jù)改進版灰色預(yù)測的優(yōu)勢，融合基本PID和控制器設(shè)計的優(yōu)點，大家對智能化閥門定位器選用根據(jù)灰色預(yù)測的模糊不清—PID控制。
2 灰色預(yù)測操縱
灰色系統(tǒng)基礎(chǔ)理論是一種科學(xué)研究少數(shù)據(jù)信息，貧信息內(nèi)容可變性問題的新方式 。其主要是借助對“一部分”已經(jīng)知道數(shù)據(jù)的形成，開發(fā)設(shè)計，獲取有價值的信息內(nèi)容，完成系統(tǒng)對運作個人行為，演變周期性的恰當(dāng)表述和有效性監(jiān)管。在灰色系統(tǒng)基礎(chǔ)理論中，GM（1，1）實體模型即單自變量一階灰色預(yù)測模型是依據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)，形成數(shù)的灰導(dǎo)函數(shù)及其灰全微分等見解創(chuàng)建起來的線性微分方程?；疑A(yù)測操縱便是創(chuàng)建在GM（1，1）實體模型的基本上，因此它無需創(chuàng)建被測目標(biāo)的實體模型，并且具備很強的自適應(yīng)性，必須的原始記錄少，測算量小，應(yīng)用簡易且速度更快，適用比較復(fù)雜的信息全過程，可以達到系統(tǒng)對的同步控制。
對單鍵入單導(dǎo)出（SISO）系統(tǒng)軟件，設(shè)能測得其輸出時間序列分析如下所示：
在其中n為灰色預(yù)測必須的原始記錄量。
根據(jù)光潔離散變量數(shù)據(jù)信息列增長指數(shù)值規(guī)律性的觀念，形成的等差數(shù)列比初始等差數(shù)列的指數(shù)值增長周期性要好，而且減弱了初始等差數(shù)列的偶然性。因而，對初始等差數(shù)列作一次累積（1-AGO），形成新等差數(shù)列如下所示：

運用一次累積形成數(shù)據(jù)信息列（3）和（4）可創(chuàng)建GM（1，1）深灰色線性微分方程：
在其中
從而可獲得式（5）的白化方程式：
主要參數(shù)可以用最小二乘法開展可能：
在其中：

依據(jù)白化表達式（6），獲得y（t）在時時刻刻的解為：
依據(jù)（8）式開展（k M）時時刻刻的預(yù)測分析，隨后對累積后的信息開展復(fù)原獲得原始記錄對（k M）時時刻刻的預(yù)估為：
3 控制器設(shè)計
模糊控制器選用現(xiàn)階段普遍采用的二維模糊控制器，就是以誤差u和偏差彈性系數(shù)Δu做為控制器設(shè)計輸出量，這類方法不但能確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性，還可降低閘閥開啟度的控制量和震蕩狀況，以壓電式閥的啟用時長為控制器設(shè)計輸出量。而模糊控制實際效果的優(yōu)劣在于u和Δu值的精確性，而選用深灰色估計值的結(jié)論做為u和Δu，便是具備可預(yù)測性的結(jié)論，促使操縱作用更強。
最先明確的模糊不清定量分析：u為閘閥開啟度誤差；Δu為閘閥開啟度誤差彈性系數(shù)；c為壓電式閥的啟用時長。取閘閥開啟度的誤差值u，閘閥開啟度的誤差值的彈性系數(shù)Δu做為模糊控制器的鍵入標(biāo)準(zhǔn)。模糊的具體方法是：先把觀察到的誤差或偏差的彈性系數(shù)的范疇列入一定區(qū)域內(nèi)的持續(xù)量，隨后再將這種持續(xù)的準(zhǔn)確量離散化，將要其分成幾檔，若觀察到的具體誤差范疇為[a，b]，則可按式（10）將[a，b]間轉(zhuǎn)變的自變量x轉(zhuǎn)換為[-6,6]中間的自變量y。
該體系的具體誤差范疇為[0，100]，因而由式（10）獲知，對鍵入自變量u的模糊集取名為：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，其模糊不清結(jié)合記作：T（u）={NB，NS，O，PS，PB}，式中NB=“負大”，NS=“負小”，O=“零”，PS=“正小”，PB=“正大”。其鍵入自變量的隸屬度如下圖1所顯示。

一樣，假如觀察到的具體誤差彈性系數(shù)范疇為[a，b]，可按式（11）將[a，b]，間轉(zhuǎn)變的自變量x轉(zhuǎn)換為[－4,4]中間的自變量y。
從而，針對鍵入自變量的模糊集取名為：{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，其模糊不清結(jié)合記作：T（c）={NB，NS，O，PS，PB}。其隸屬度如下圖2所顯示。

一樣，把操縱輸出量c的模糊集取名為：{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}，其模糊不清結(jié)合記作：T（c）={NB，NS，O，PS，PB}。其隸屬度如下圖3所顯示。

控制器設(shè)計是構(gòu)建在一系列控制器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)基本上的，這種標(biāo)準(zhǔn)是人對控制目標(biāo)實現(xiàn)操縱時的經(jīng)驗交流。在這里選用二維模糊不清句子，依據(jù)氣體壓力的主要參數(shù)特性和當(dāng)場操作過程工作經(jīng)驗，匯總出控制器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)表，如表1所顯示。

擁有表1所顯示的控制器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，再依據(jù)Mamdani蘊含界定，可算出一個三元模糊關(guān)系R為：
那樣針對已知的A*，B* 的值，根據(jù)模糊不清生成計算可獲得模糊不清輸出量C*＝（A* × B*）•R。在求出了導(dǎo)出操控量C*之后，以較大隸屬度法開展清晰測算，可以算出C*相匹配模糊集中的隸屬度較大的原素，這一原素便是導(dǎo)出操縱的清楚值。
4 總體操縱計劃方案
基本PID控制是一種運用最普遍的調(diào)節(jié)方法，它的最大的特點取決于優(yōu)化算法簡易，穩(wěn)定性高，缺陷是無法操縱最優(yōu)控制，時變和原理繁雜的全過程；而純粹控制器設(shè)計雖然能對無法模型的繁雜全過程做好有效的操縱，但卻無法清除自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，非常容易在均衡點周邊造成小幅度震蕩，危害了過程控制的實際效果。根據(jù)各控制方法的利弊與融合本系統(tǒng)軟件智能化閥門定位器的特性，可以選用Fuzzy-PID復(fù)合型控制方法：此體系中的被測量i（4-20mA），操縱量為Δυ=YP-r，當(dāng)誤差過大時即超過額定值的7%時，選用Fuzzy操縱方法；當(dāng)誤差縮減到較小范疇時即低于額定值的7%時，選用PID控制方法。二種操縱方式并行處理能導(dǎo)致系統(tǒng)軟件響應(yīng)速度減少，與此同時顯著地清除穩(wěn)態(tài)誤差。為防止在控制方法轉(zhuǎn)換時發(fā)生值振蕩擾動，當(dāng)Fuzzy控制方法向PID控制對策轉(zhuǎn)換時，控制器的傷害將維持Fuzzy控制方法下的輸入輸出值if，直到PID控制器導(dǎo)出|ip|≤|if|；當(dāng)PID控制對策向Fuzzy控制方法變換時，控制器的傷害將維持PID控制對策下的輸入輸出值ip，直到Fuzzy控制板導(dǎo)出|ip|≥|if|。
總體控制方法選用根據(jù)灰色預(yù)測的模糊不清－PID控制，如下圖4所顯示，便是在以上的控制方法的反應(yīng)控制回路中提升一個灰色預(yù)測模型。該預(yù)測模型是以灰色預(yù)測基礎(chǔ)理論為根據(jù)，以系統(tǒng)軟件個人行為替代系統(tǒng)軟件的數(shù)學(xué)分析模型，其功效是以已產(chǎn)生的行為表現(xiàn)特點量中找尋系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢規(guī)律性，預(yù)測分析系統(tǒng)軟件將來的方式發(fā)展趨勢，明確對應(yīng)的操控管理決策?？傮w控制方法的運行環(huán)節(jié)為：根據(jù)智能化閘閥智能變送器送過來的真實值鍵入到智能化閥門定位器中，最先通過灰色預(yù)測模型的解決，即運用現(xiàn)階段時時刻刻k以前的n個持續(xù)取樣數(shù)據(jù)信息，由深灰色預(yù)測算法求取k M時時刻刻的估計值，用預(yù)測分析偏差替代現(xiàn)階段數(shù)據(jù)誤差e（k）=r（k）－y（k），獲得預(yù)測分析偏差。智能化閥門定位器再借助測算得到預(yù)測分析偏差與7%的額定值的尺寸關(guān)聯(lián)，決策將其開展控制器設(shè)計或者基本PID控制，以實現(xiàn)較好的調(diào)節(jié)實際效果，促使智能化閥門定位器精確精準(zhǔn)定位。由于本計劃方案運用了偏差的估計值來實現(xiàn)操縱，因此這類預(yù)測分析控制方法可以看成是一種事前調(diào)整。

5 模擬仿真結(jié)論
為表明文中明確提出控制方法的實效性，與此同時對基本PID控制，模糊不清-PID控制和選用改進版灰色預(yù)測的模糊不清-PID控制開展了比照模擬仿真科學(xué)研究。在開展灰色預(yù)測操縱時，僅有選擇合理的預(yù)測分析微信步數(shù)M及模型維數(shù)n才可以較為精確地預(yù)測分析系統(tǒng)軟件個人行為的未來發(fā)展轉(zhuǎn)變，使灰色預(yù)測具有超前的的功效，進而提升操縱的精確性和處理速度。一般來說，系統(tǒng)軟件的落后或慣性力越大，預(yù)測分析微信步數(shù)M也越大，對于智能化調(diào)壓閥的開環(huán)傳遞函數(shù)為：
M的值取為5，模型維數(shù)n=5。其模擬結(jié)論如下圖5所顯示。圖6為在目標(biāo)在50S時添加企業(yè)階躍的影響的模擬結(jié)論。在其中，Grey，F(xiàn)uzzy-PID為選用灰色預(yù)測的模糊不清-PID控制回應(yīng)曲線圖，F(xiàn)uzzy-PID為選用模糊不清-PID控制回應(yīng)曲線圖，PID為基本PID控制回應(yīng)曲線圖。3種控制方法的參數(shù)均同樣。從兩圖上可以看得出，選用改進版灰色預(yù)測模糊不清-PID控制對策的閥位自動控制系統(tǒng)的信息質(zhì)量顯著好于選用基本PID控制對策的系統(tǒng)軟件，與此同時，其增益值和調(diào)整時長也比傳統(tǒng)PID控制對策要短一些，且?guī)缀醪]有開環(huán)增益。

6 總結(jié)
灰色預(yù)測操縱具備少數(shù)據(jù)信息，貧信息內(nèi)容且算法復(fù)雜度小的優(yōu)勢；基本PID控制器優(yōu)化算法簡易，穩(wěn)定性高；模糊控制器對無法模型的繁雜全過程可以實現(xiàn)合理有效的操縱。融合灰色預(yù)測，基本PID和控制器設(shè)計的優(yōu)勢，明確提出選用灰色預(yù)測的模糊不清-PID控制對策，并將其運用到具備大慣性力，不確定性等特點的智能控制系統(tǒng)閥門定位器自動控制系統(tǒng)中。根據(jù)對種控制方法的模擬仿真比照，可以得到：文中提到的控制方法其調(diào)節(jié)實際效果好于其他，種方式 ，具備很強的可擴展性。