模糊PID算法在婴儿培养箱解耦控制中的应用*

朱远帆， 杨海仕， 俞永伟， 王 琪， 胡燕海

(1.宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211;2.宁波戴维医疗器械股份有限公司，浙江 宁波 315712)

0 引 言

婴儿培养箱为婴儿创造了一个类子宫的温湿度适宜的优良环境[1]，其中婴儿培养箱运行过程中对箱内温度及相对湿度的控制为核心环节。目前婴儿培养箱温湿度控制系统的研究动态中，传统的比例—积分—微分(proportional-integral-differential，PID)控制技术应用较为广泛，但对于像婴儿培养箱这种非线性、时变性[2]以及强耦合性的温湿度控制系统。

在控制发展的初步时期，研究人员将参考模型与多变量系统相结合的方式对对变量耦合系统进行解耦[3～5]。Garrido J等人在原多变量工业控制系统中加入设计好的解耦补偿器，把一个耦合多变量系统转换为多个无耦合的单变量子系统，一定程度上加强了控制器的相互适应能力从而提高了控制稳定性，但该方案所设计的解耦补偿器对于被控对象的数学模型精度极其依赖，对于非线性时变系统来说，控制精度难以保证。针对这一不足，Cheng W 等人[4]提出了一种融合了模糊控制和专家控制的控制方案，李爽[5]将神经元控制方法与模型参考方法相结合，但上述的方法没有利用解耦参考模型进行深度解耦，其本质只是增强单变量系统的自适应程度。文献[6]针对婴儿培养箱温湿度系统强耦合的问题，在传统PID控制的基础上，提出了前馈解耦方法，使控制稳定性及精度得到了较大提高。但根据婴儿培养箱安全专业要求GB11243—2008，湿度回路处于阶跃的状况下，温度回路的超调量必须小于标准范围。……