基于模糊算法的pid参数自整定方法研究

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1、基于模糊算法的PID参数自整定方法研究陈传灏（湘电风能有限公司，湖南湘潭411102）摘要：常规PID算法在复杂多变工况下易受外界干扰，严重时可导致系统发散，现针对这一弱点和不足，研究了基于模糊算法的PID自整定方法，然后通过MATLAB建立仿真模型并在此基础上做出仿真研究。研究结果表明，相比于常规PID控制算法，该控制算法以其快速响应性、准确跟踪性和良好的自适应能力，在复杂工况中更具优势。.jyqkdani型推理。模糊逻辑算法如下：模糊逻辑“与”选用“取小”法；模糊逻辑“或”选用“取大”法；“蕴涵”算法选用“取小”法；“综合”选用

2、“取大”法；“解模糊”选用“面积中心”法。（2）模糊变量与隶属度函数。模糊自整定PID使系统输出最大程度接近期望值，所以其输入信号选用输出期望值与实际值的差值的绝对值

3、e

4、和差值变化率的绝对值

5、ec

6、。为了让PID的三个参数实现自动在线调整，就要求模糊控制器的输出信号能够根据输入信号的不同变化而相应及时调整PID的三个参数值。故模糊控制器的输出为比例增益、积分增益和微分增益的调节量ΔKP、ΔKI、ΔKD。设定

7、e

8、的基本论域为［0，1］，

9、ec

10、的基本论域为［0，0.5］，

11、e

12、及

13、ec

14、的模糊论域为［0，+3］，其模糊子集为{Z，

15、PS，PM，PB}，PID自调整量ΔKP、ΔKI、ΔKD的模糊论域为［0，0.3］，其模糊子集为{Z，PS，PM，PB}，Z、PS、PM、PB分别为零、正小、正中、正大。由于三角形隶属函数分辨率较高，故在输入和输出时，其均被选用其中［4］。（3）控制规则的建立。模糊控制规则是模糊控制器建立的核心部分。它是操实际控制经验在抽象归纳后所得的若干个模糊条件控制语句的集合。下面将对上节中分析的三个参数制定模糊规则表，所涉及的因素为偏差变化率，根据实际工作操作中的经验进行设定。针对ΔKP、ΔKI、ΔKD三个参数的模糊规则表如表1～3所示，其具

16、体的模糊控制规则为：该规则表建立后，在Simulink中建立模糊自整定PID控制模型。它是常规PID控制的前提和基础，根据

17、e

18、及

19、ec

20、的当前值，在控制规则的约束下，通过模糊控制器输出的绝对输出值ΔKP、ΔKI、ΔKD的大小，分别与KP0、KI0和KD0求和后，得到适应当前工况的PID参数，完成PID参数的整定。2仿真研究使用模糊PID参数自整定算法模型与常规PID算法对仿真模型进行控制，可以得到两者的方波跟踪曲线和正弦跟踪曲线，如图2、图3所示。正弦信号跟踪仿真曲线，使用基于模糊自适应控制算法时，其输出曲线与信号曲线几乎重合。通

21、过对比正弦信号和方波信号的跟踪曲线可以看出，相比常规PID控制算法，模糊PID自适应控制算法具有更好的快速响应性和准确跟踪性能，并且具有良好的自适应能力［5］。3结论本文的研究目的是开发总结基于模糊算法的PID参数自整定方法。通过将该种方法和常规PID算法控制效果进行对比分析可知，相比于后者，本文所研究的基于模糊算法的PID参数自整定控制器在响应上更为快速，并且具有更为准确的跟踪性能，自适应能力也优于后者。［.jyqk］.北京：高等教育出版社，2005：112.［2］胡寿松.自动控制原理［M］.4版.北京：科学出版社，2001：22

22、2?226.［3］邵裕森，戴先中.过程控制工程［M］.北京：机械工业出版社，2000：234?256.［4］张焕琪.基于微粒群算法优化的模糊PID的无刷直流电机调速控制系统的研究［D］.济南：山东大学，2011.［5］李皓.交流电机系统的同步传动控制算法研究与仿真［D］.大庆：东北石油大学，2013.收稿日期：2015?07?31简介：陈传灏（1985—），男，广西人，助理工程师，研究方向：非线性系统。