第6卷第4期 智能系统学报 Vol.6 No.4 2011年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Ag2011 doi:10.3969/i.issn.1673-4785.2011.04.015 pH值系统变论域模糊控制器的设计及性能分析 佟世文 (中国天辰工程有限公司，北京100029)》 摘要：针对pH值非线性控制系统，设计了一种实时简化变论域模糊控制器.将变论域思想与实时模糊推理策略相 结合：一方面论域随着误差的减小而收缩，而论域的收缩相当于控制规则的增加，从而增加了控制精度；另一方面采 用实时模糊推理方法，即对于一个二入一出的模糊控制器，一次推理过程中最多只激活4条控制规则，在控制的过 程中只考虑这4条控制规则.这2种思想的结合使得控制规则的设计大大简化，可以采用批处理的方式设计控制器， 不仅加快了系统的动态响应，也提高了控制精度.仿真结果证实了这种控制方法的有效性. 关键词：pH系统；变论域；实时模糊推理；模糊控制器 中图分类号：TP273.4文献标识码：A文章编号：16734785(2011)04-036706 Design and performance analysis of a pH variable domain fuzzy control system TONG Shiwen China Tianchen Engineering Corporation,Beijing 100029,China) Abstract:The real-time simplified variable domain fuzzy control method for the control of a pH nonlinear system was proposed.The method combined the idea of variable domain with the real-time fuzzy inference strategy.On the one hand,the method increased the control accuracy by the contraction of the domain following the decrease of er- rors,which is equivalent to the increase of the control rules.On the other hand,the algorithm activated at most four control rules during each control cycle by using the real-time fuzzy reasoning method for a typical two-input one-output fuzzy controller.The consideration of the two ideas simplifies the design of the control rules,accelerates the dynamic response,and improves the control accuracy.The controller can be designed in a batch mode.The simulation results confirm that the method is effective. Keywords:pH system;variable domain;real-time fuzzy inference;fuzzy controller pH值酸碱中和过程是一个典型的非线性系统， 实时简化变论域模糊控制器6应用于pH值非线性 在工业上有着广泛的应用，如电厂、炼油厂的污水处 系统的控制中 理，集成电路的蚀刻，锅炉供水，制药厂的生化反应 1pH值系统建模 等.由于其本身的高度非线性，难以建立精确的线性 模型，使得多年来对这一被控对象的研究一直在进 如图1所示的是一个典型的pH值酸碱中和系 行.已有很多成果应用于pH值系统，有改进的PD 统CSTR反应器).设碱液的流量为U(t),浓度为 控制、神经网络控制2、模糊控制3]、变结构控 Calkali;酸液的流量为F(t),浓度为Cacid;酸碱中 制4、预测控制5)]等.这些方法中有的控制效果还 和后的混合液的流量为P(t).碱液与酸液在CSTR 有提高的余地，有的算法太复杂，不利于工业应用； 反应器中在搅拌器的作用下充分混合，发生中和反 有的算法的适应性较差，工艺条件的改变将导致模 应.通过调节碱液流量U(t),使混合后的出口液达 型误差增大，使控制效果变差.本文将变论域和实时 到要求的pH值.根据质量守恒及酸碱中和原理，可 模糊推理策略相结合，设计了一种既简单又好用的 得到如下模型： 收稿日期：2009-1201. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60774007) 通信作者：佟世文.E-mail:sun21st@sina.com