模糊pid控制器的系统分析及鲁棒性设计

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1、上海交通大学硕士学位论文模糊PID控制器的系统分析及鲁棒性设计姓名：胡慧琴申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李少远20040101上海交通大学硕士学位论文*模糊PID控制器的系统分析及鲁棒性设计摘要针对工业被控对象广泛存在的高阶时延非线性等多种不确定性以及控制对象通常大范围工况的变化传统的PID控制器已不能提供令人满意的控制性能但由于PID控制结构简单不依赖于系统模型仍在工业控制领域有着广泛的应用而与传统控制相比模糊控制具有不可比拟的优点模糊控制在许多应用中可以有效且便捷地实现人的控制策略和经验另外模糊控制可以不需被控对象的数

2、学模型即可实现较好的控制这是因为被控对象的动态特性已隐含在模糊控制器输入输出模糊集及模糊规则中并且模糊控制器具有很好的稳定性和鲁棒性另外许多模糊控制器都能表示成PID的结构形式只是控制器的增益随其输入的变化而变化是非线性PID控制器模糊PID控制结合了传统PID控制和模糊控制的双重特性在更广泛的范围内提高了控制器的性能使人们仍能充分利用传统PID控制器性能特性的知识本文对模糊控制器的系统结构进行了分析并进行了鲁棒模糊控制器的设计主要研究工作包括1.以解析的形式阐述了模糊控制器是一类变参数的非线性PI控制在工况发生变化时能够自调整PI的参数并分析

3、了量化因子以及隶属度函数与系统性能之间的关系为系统的设计提供了指导性的建议通过仿真研究对PID控制器和模糊控制器的鲁棒性进行了比较验证了模糊控制器具有较好的鲁棒性*资助项目:国家863计划资助项目(2002AA412130)III上海交通大学硕士学位论文2.设计了模糊控制器在液位控制实验系统中应用得到较好的控制效果3.讨论了对于未知过程模型的模糊控制器自调节的新方法利用继电实验对参数进行辨识得到近似模型针对标准二阶过程设计标称的参数自调节模糊控制器然后基于估计的系统增益时间常数和时延将标称系统的模糊控制转化为通用的模糊控制器同时比较了该控制器与

4、传统PID型控制器的性能仿真研究和实验结果对该算法进行了验证关键词模糊控制鲁棒性仿真自调节IV上海交通大学硕士学位论文THESYSTEMANALYSISOFFUZZY-PIDCONTROLLERAND*ROBUSTDESIGNABSTRACTPIDcontrollerisappliedinmanycontrolfieldofindustrialbecauseofitssimplestructureandindependentofsystemmodel,althoughthetraditionalPIDcontrollercannotalways

5、achievehighperformancebecausetherearesomeuncertainfactorssuchashigh-order,time-delay,nonlinearandthevarietyofworkingenvironmentinthemajorityoftheindustrialplants.ComparedwithPIDcontrol,fuzzycontrolhasmanyadvantages.Fuzzycontrolcanbeeasilyandeffectivelyrealizedthecontrolstrat

6、egyofhumanbeingsinmanyapplicationsanditcanobtaingoodperformancewithoutmathematicmodelofcontrolobjectbecausethedynamiccharacteristicisimpliedintheinput,fuzzyset,rulesoffuzzycontroller.Andfuzzycontrollerhaswellstabilityandrobustness.Manyfuzzycontrollerscanbeexpressedwithstruct

7、ureformofPID.Thedifferentisthatthecontrolparameterischangingintheprocessofrunning.ItisanonlinearPIDcontroller.Soaimingatthecharactersoftheprocesscontrolsystem,thepaperresearchedandfinishedthesystemanalysisoffuzzy-PIDcontrolleranddesignofrobustcontroller.Themainworkissummariz

8、edasfollows:1.Thepaperresearchesandanalyzestheexplicitstructureoffuzzycontr