模糊pid 算法

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1、模糊PID算法1．PID控制算法：e(k)+e(i)+[e(k)-e(k-1)]TDT0T0TIi=0kU（k）=Kpi=0k=Kpe(k)+KIe(i)KD[e(k)-e(k-1)]T0为数字PID运算的采样周期=4000msTI为积分时间常数TD为微分时间常数e(k)=Error偏差E(k)e(k-1)=LastError偏差E(k-1e(k-2)=LastLastError偏差E(k-2)ek-e(k-1)比例项ek积分项ek+2e(k-1)+e(k-2)微分项this_error=PV-this_target;误差e:当前测量值-目标值误差

2、变化率ec:本次误差-上次误差Kp0比例带KI0=T0/TIKD0=TD/T0Kp=Kp0(1+ΔKp)KI=KI0(1+ΔKI)KD=KD0(1+ΔKD)2模糊PID控制器的设计:常规PID控制器无法实现参数的在线调整，为此在常规PID的基础上加设模糊参数自整定控制器，使其根据系统的偏差的大小、方向、以及变化趋势等特征，通过Fuzzy推理作出相应决策，自动的在线调整PID的三个参数ΔKp,ΔKI,ΔKD，以便达到更加满意的控制效果的目的。模糊PID控制器主要包括模糊参数整定器和变参数PID控制器两部分。模糊参数整定器有两个输入量：偏差E和偏差变化

3、率EC；有三个输出量：参数ΔKp,ΔKI,ΔKD。设在偏差论域E和偏差变化论域EC上及参数ΔKp,ΔKI,ΔKD分别定义了7个模糊子集PL（正大）,PM（正中）,PS（正小）,ZE（零）,NS（负小）,NM（负中）,NL（负大），采用归一化论域。隶属度函数均采用三角形对称的全交迭函数。并依据上文总结出的偏差及偏差变化率在不同阶段对系统动态过程的影响归纳出具体的模糊规则，其模糊规则如表1所示。其模糊推理采用MAX-MIN规则，解模糊化采用面积重心法（COG法）。模糊参数整定器根据偏差和偏差变化率得到了三个调整值ΔKp,ΔKI,ΔKD。在变参数PID控

4、制器中，如何调整其三个参数的变化规则如下：e={NL,NM,NS,ZE,PS,PM,PL}ec={NL,NM,NS,ZE,PS,PM,PL}Kp=Kp0(1+ΔKp)KI=KI0(1+ΔKI)KD=KD0(1+ΔKD)低温SV超温下降上升3.参数调整规则:1)．在偏差比较大时,为使尽快消除偏差，提高响应速度，同时为了避免系统响应出现超调，Kp取大值,KI取零；2).在偏差比较小时，为继续减小偏差，并防止超调过大、产生振荡、稳定性变坏，Kp值要减小，KI取小值；3).在偏差很小时，为消除静差，克服超调，使系统尽快稳定,Kp值继续减小，KI值不变或稍取

5、大。4).当偏差与偏差变化率同号时，被控量是朝偏离既定值方向变化。因此，当被控量接近定值时,反号的比列作用阻碍积分作用,避免积分超调及随之而来的振荡,有利于控制;而当被控量远未接近各定植并向定值变化时，则由于这两项反向，将会减慢控制过程。在偏差比较大时,偏差变化率与偏差异号时,Kp值取零或负值，以加快控制的动态过程。5).偏差变化率的大小表明偏差变化的速率,EC越大,Kp取值越小，KI取值越大，反之亦然。同时，要结合偏差大小来考虑。6).微分作用可改善系统的动态特性,阻止偏差的变化，有助于减小超调量,消除振荡，缩短调节时间，允许加大Kp，使系统稳态

6、误差减小，提高控制精度，达到满意的控制效果。所以，在E比较大时，KD取零，实际为PI控制；在E比较小时，KD取一正值，实行PID控制。4.模糊规则:2D-3D模糊控制规则（ΔKp/ΔKI/ΔKD）eecNLNMNSZEPSPMPLNLPL/PM/PSPL/PL/PSPM/PL/ZEPM/PL/ZEPS/PL/ZEZE/PL/PSZE/PM/PSNMPL/PL/NLPL/PS/NLPM/PS/NMPS/PS/NSPS/PS/NSZE/PS/NMZE/PS/NMNSPL/ZE/NLPL/ZE/NLPM/ZE/NMZE/ZE/NSZE/ZE/NMNS/N

7、S/NMNS/NS/NMZEPL/NS/NSPM/NS/NSPS/NS/NSNS/NS/NSNM/NS/NSNM/NS/ZENM/ZE/NMPSPM/ZE/NLPS/ZE/NLZE/ZE/NMNM/ZE/NSNM/ZE/NMNM/NS/ZENM/ZE/NMPMZE/PL/NLZE/PS/NLNS/PL/ZENM/PS/NSNL/PS/NMNM/ZE/ZENM/PS/NLPLZE/PM/PSZE/PM/PSNS/PL/ZENM/PL/ZENM/PL/ZENM/PS/PSNM/PS/NL