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1、第30卷第2期探测与控制学报Vol130No122008年4月JournalofDetection&ControlApr12008基于MATLAB的自整定模糊PID控制系统王辚,张科(西北工业大学航天学院,陕西西安710072)摘要:针对常规PID控制器参数整定不良、适应性差、控制精度不理想的现状,提出了动态过程中参数自动整定的模糊PID控制系统。并利用MATLAB的SUMLINK工具箱,对系统进行仿真,仿真试验结果表明模糊PID控制鲁棒性好、控制精度提高。关键词:模糊PID控制;仿真;MATLAB;SUMLINK中图分类号:TP273.2文献标志
2、码:A文章编号:100821194(2008)0220073204FuzzyPDIControlSystemBasedonMATLABWANGLin,ZHANGKe(CollegeofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract:AimingattheactualityproblemofroutinePIDcontrol,therelationbetweenfuzzyPIDcontrolparam2eterswasanalyzed,theadj
3、ustmentofPIDparametersinadynamicprocesswasdesignedtoimprovetheadapta2bilityandthecontrolaccuracy,andsystemsimulationwasconductedbyusingtheSUMLINKtoolboxofMAT2LAB.SimulationresultsindicatesthatfuzzyPIDcontrolhavegoodrobustnessandaccuracy.Keywords:fuzzyPIDcontrol;simulation;MATL
4、AB;SUMLINK0引言模糊自适应PID控制器以误差e(k)和误差变PID控制是最早发展起来的控制策略之一,由化率ec(k)作为输入,可以满足不同时刻的e(k)和于其算法简单,鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于ec(k)对PID参数自整定的要求。利用模糊控制规工业过程控制,尤其适用于可建立精确数学模型的则在线对PID参数进行修改,便构成了模糊自适应[1]确定性控制系统。在实际生产现场中,由于受到参PID控制器,其结构如图1所示。数整定方法烦杂的困扰,常规PID控制器参数往往整定不良,性能欠佳,对运行工况的适应性差。而模糊控制不依赖于工业对象模型,它
5、不是用数值变量而是用语言变量来描述系统特征,并依据系统的动态信息和模糊控制规则进行推理以获得合适的控制量,因而具有较强的鲁棒性,但控制精度却不太理图1自适应模糊PID控制系统结构图想。本文将模糊控制和PID控制结合起来,构建自适应模糊PID控制器,提出了一种利用模糊逻辑对PID参数模糊自整定是找出PID三个参数与误PID控制器进行在线自调整的方法。差e(k)和误差变化率ec(k)之间的模糊关系,在运行中通过不断检测e(k)和ec(k),根据模糊控制原理1模糊自适应PID控制结构对三个参数进行在线修改,以满足不同e(k)和ec(k)3收稿日期:200
6、7211205修回日期:2008201218基金项目:航空科学基金项目资助(20070153005)作者简介:王辚(1980-),女,江苏徐州人,硕士研究生,研究方向:系统辨识,景象匹配。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net74探测与控制学报对控制参数的不同要求,而使被控对象有良好的动、静态性能。从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等方面来考虑,KP、KI和KD的作用如下:(1)比例系数KP的作
7、用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。KP越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但易产生超调,甚至导致系统不稳定。KP取值过小,则会降低调节精度,使响应速度缓慢,从而延长调节时间,使系统静态、动态特性变坏。(2)积分作用系数KI的作用是消除系统的稳态误差。KI越大,系统的稳态误差消除越快,但KI过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。若KI过小,将使系统稳态误差难以消除,影响系统的调节精度。(3)微分作用系数KD的作用是改善系统的动态特性。其作用主要是能反应偏差信号的变化趋势。并能在偏差信号值变得太大之前
8、,在系统引入一个图2隶属函数曲线图有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。(3)模糊控制规则的语言描述P
