粗糙PID控制器的研究

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1、西安科技大学硕士学位论文粗糙PID控制器的研究姓名：段堪丽申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：高赟@论文题目：粗糙PID控制器的研究专业：控制理论与控制工程硕士生：段堪丽（签名）指导教师：高赟（签名）摘要PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点，至今仍广泛应用于工业过程控制中。但是，PID控制的缺点是不适用于有大滞后、时变、非线性的控制对象。粗糙集理论作为一种知识发现和数据分析的新方法，可以处理不精确、不一致与不完整等各种不完备的数据，利用它可以从数据中获取有用的

2、知识。利用粗糙集理论可以从数据集中提取规则集，不需要先验信息等优点设计的粗糙控制器已经应用于工业控制中。然而，粗糙控制往往不够精细，影响了它的实际应用。针对以上问题的存在，本文将粗糙控制和PID控制的优点相结合研究一种基于粗糙集理论和PID控制的控制器，一方面可以改善粗糙集控制的缺陷，另一方面可以弥补PID控制对复杂对象控制的不足。本文介绍了智能PID控制和粗糙控制的概念、特点及其发展现状；接着介绍了基于粗糙集理论的知识获取方法、PID控制及其参数整定算法；基于上述知识，研究粗糙PID控制器的设计方法。设计关键是如何从

3、PID控制行为的数据样本中提取相应的决策表（规则集）。具体设计思路为：应用外部测试信号激励系统来获取数据；应用粗糙集理论从输入输出数据中通过学习构建比例控制规则库和积分控制规则库并通过两个参数联系起来形成粗糙PID控制规则库；设计基于规则的控制器对被控对象进行控制。将PID控制、粗糙控制、粗糙PID控制通过EFPT型过程控制实验装置构建的单容水箱系统进行实际的液位控制实验，并用研华工控机IPC-610和PCL-812PG采集卡对系统通信和编程，实现对系统中的液位的自动控制。通过试验结果表明，与PID控制器和粗糙控制器相

4、比，粗糙PID控制器获得了较好的运行效果。关键词：粗糙集理论；PID控制；粗糙PID控制器研究类型：应用研究Subject:ResearchofRoughPIDControllerSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringName:DuanKanLi（Signature）Instructor:GAOYun（Signature）ABSTRACTAsoneoftheearlycontrolstrategies,PIDcontrolhasmanyadvantages,suchas

5、itssimplealgorithm,strongrobustness,highreliabilityetc.ThusmakesPIDcontrolstillbeusedwidelyinindustrialcontrol.However,PIDcontrolhasadisadvantagethatitisnotapplicableforacontrolobjectwhichhaslargetimedelayortime-varying.Itisalsounfitforanonlinearcontrolobject..R

6、oughsettheoryisakindofnewmathematicaltoolofsoftcomputing.SomeusefulknowledgecanbeextractedfromadatasampleapplyingRST.Roughcontrollerhasalreadybecomeanewresearchdirectionforindustrialcontrol.Becauseithasautomaticextractioncontrolrules;whichisnotneedapriorinformat

7、ion.However,theroughsetcontrolisnotsubtle,theprecisionofthemodelisimpressionable,sothepracticalapplicationoftheroughsetcontrolisaffected.Accordingtotheabovespecification,thecontrollerbasedontheroughsetcontrolandPIDcontrolisintroducedinthisthesis.Ontheonehandthec

8、ombinationofPIDcontrolandroughsetcontrolcanimprovethecontrolofdefectsinroughset,Ontheotherhand,thecomingofroughsetcontrolremediestheshortageofPIDcontrolforcomplexobje