368· 智能系统学报 第6卷 F(t).C. U(f).C. 法，以pH值为被控变量，以碱液的流量U(t)作为 操作变量，以酸液的流量F(t)和混合液的流量P(t) 作为扰动变量.在整体上控制结构形式保持不变，但 AIC .001 在局部论域会随着误差的变化而伸缩，论域缩小相 当于控制规则的增加，在变论域机制下，可根据系统 的动态过程设计有限几个关键的控制规则，通过论 AT 001 域的收缩，在关键控制规则之间进行插值，相当于增 加了控制规侧，从而可以实现较精确的控制.这种控 P(t),pH 制算法很好地处理了“整体与局部”的关系，提高了 图1酸碱中和系统CSTR反应器 控制性能.另外采用了实时推理策略，即对于一个二 Fig.1 CSTR reactor of an acid-alkali neutralization system 入一出的模糊控制系统，每次最多只能激活4条控 制规则，在动态推理过程中，只需考虑这4条规则， h()s@=Ue(Caw-(t)）- 而无需考虑所有的规则，从而可以采用实时动态推 dt 理的方式实现控制，控制算法简单，变论域配合实时 F(t)(Cacia +x(t)), 推理，在控制规则的设置上也可以大大简化，使这种 Adh()=U(t)+F(t)-P(t), 方法非常适合在线精确控制。 dt p(o=g*0+V+4 3模糊控制器设计 2K 采用典型的二入一出的控制结构 式中：h(t)为液位，m;C为碱液浓度，kmol/m3; (如图3所示)，以给定pH值与实际pH值的误差e Ca为酸液浓度，kmol/m;x(t)为氢氧根离子和氢 及误差的变化c作为输入，以控制作用（碱液的流 离子浓度之差，kmol/m3;A为反应器的截面积，m2; 量U(t))作为输出.K。、K、Ku分别为误差e、误差 K。为水平衡常数， 的变化ec及增量的控制作用△u的调节因子.变量 2控制难点及控制策略 e、ee可以通过等式x=K。·e,y=K.e·ec标准化成 x、y.aα(x)B(y)、y(x,y)是标准化论域X、Y及Z上 根据所列方程，对模型进行仿真，可得在中性点 的伸缩因子，为了使系统在达到稳态时没有误差，需 pH=7附近的仿真曲线.从图2中可以看出pH值 要引用积分作用，因而采用增量算法。 是一个高度非线性的系统，对其进行控制主要有以 下难点， ax】 pH值pH x 模糊 系统 1)采用线性化模型进行控制器设计，在不同的 du/dr 推理 工作点时模型参数相差较大，难以准确描述被控过 程8]，设计出的控制器控制效果不佳 1/2 2)采用其他的非线性方法，设计过程复杂2]， 实时简化变论域模糊控制器 对系统的软硬件要求较高，不利于在实际中应用. 11 图3变论域模糊控制结构 10 Fig.3 Structure of the variable domain fuzzy control 9 8 7 设偏差e的语言变量为E,其相应的模糊子集 6 为A:(i=1,2,3,4,5),论域为X=[-2,2],模糊子 集的5个语言值为L(e)=(NB,NS,ZE,PS,PB),其 3 三角型隶属度函数如图4所示. 设偏差ec的语言变量为EC,其相应的模糊子集 t/min 为B0=1,2,3,4,5,6,7),论域为Y=[-2,2],模糊 图2pH值特性曲线 子集的7个语言值为L(ec)=(NB,NM,NS,ZE,PS, Fig.2 pH titration curve PM,PB),其三角型隶属度函数如图5所示 本文采用了一种实时简化变论域模糊控制算