基于参数自适应模糊PID控制的真空冷冻干燥过程控制根据参数自适应模糊PID控制器的原理，用于PID参数调整的模糊控制器采用二输入三输出的形式，如4所示。该控制器是以e和ec作为输入，以△Kp、△Ki、△Kd作为输出。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，其论域均为｛－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，1，2，3，4，5，6｝，其模糊子集为｛NB，NM，NS，O，PS，PM，PB｝，同样设定输出量KP，KI，KD的论域为｛－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，1，2，3，4，5，6，｝，其模糊子集为｛NB，NM，NS，O，PS，PM，PB｝。其隶属度函数均为三角形如5所示。
隶属函数在本控制系统中，要求系统对各种扰动，反应要快，对其参数的调节也要尽可能的快，因此根据参数Kp、Ki、Kd对系统输出特性的影响情况以及工程人员的实际操作经验，针对不同的e和ec总结出了Kp、Ki、Kd整定的模糊控制规则表：表1△Kp的模糊规则表：表2的模糊规则表：表3的模糊规则表：根据模糊规则，应用模糊合成推理可得到PID参数的修正量，代入如下自调整算式计算出新的PID参数：其中：为采用常规整定方法得到的Kp、Ki、Kd的预整定值。
系统的近似模型在2所示冻干试验机干燥箱内，设在dt时间内仓内温度升高dT0(t)，由能量守恒定律可得热平衡方程如下：其中：是物料温度升高所吸收的热量；是在dt时间内通过仓壁向环境散出的热量；是dt时间内物料中的冰升华所需的热量；是dt时间内抽真空物质减少所带走的热量；P(t)dt是dt时间内加热器输入的热量。
整理得到(1)由(1)式看出，真空冷冻干燥系统是一个一阶惯性系统，由于等参数难以确定，所以很难给出精确的数学模型。通过试验可用如下模型近似：4仿真分析在实际冻干试验机系统的温度控制过程中，分为升华干燥和解析干燥2个阶段，升华干燥阶段根据物料的不同，温度期望值控制在－30～－10℃左右；解析干燥阶段温度期望值控制在40℃左右。6是通过对系统近似模型进行MATLAB仿真的结果，温度期望值控制在40℃，因此误差在系统起始时有最大值40℃，制定其温度控制范围为±0.5℃，根据现场的实时监测，确定在一个采样周期内的误差变化范围为±0.3℃，变换因子可定为ke＝12，kec＝20。在PID控制中，Kp＝0.02，Ki＝0.005，Kd＝0.2。
仿真结果从仿真曲线和性能指标可以看出，与常规PID控制相比，参数自适应模糊PID控制方式获得的响应曲线具有较好的跟随性，反应时间加快，调节时间得到了明显改善，因此在系统具有延迟及模型结构和参数不确定的情况下，参数自适应模糊PID控制具有更佳的控制效果。
结论本文将模糊控制理论应用于冻干试验机的温度控制系统中，设计出了参数自适应模糊PID控制器，对具有非线性、大滞后等特征的温度系统具有很好的控制作用，弥补了传统的PID控制的不足。
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