一种PID模糊控制器.pdf

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1、蒋平(中船重工集团第710研究所，湖北宜昌443003)一种PID模糊控制器ABrand-newPIDFuzzyController都采用PID控制。然而，现代化的控制系统一般都具有非线形和摘要：在传统的PID控制器基础上，本文提出一种基于PID模糊控制的混合型控制算法，旨在能同时兼顾系统的稳态精度和动态响应速度。仿真结果负载时变等特征，其准确的动力学模型难以建立，而PID控制亦表明，性能更优。无法摆脱系统非线形和参数变化的影响。关键词：PID控制；PID模糊控制器90年代以来，一些学者开始研究和分析模糊控制，从理论上认真研究并完善模糊控制的本质特性，分析模糊控制器各设计参A

2、bstract：BasedontraditionalPIDcontroller,thispaperpresentsamixed数对控制性能的影响，成为智能控制领域研究的一个热点，形成controlalgorithmbasedonPIDfuzzycontrolinordertogiveattentiontoboththesteadyaccuracyandthedynamicresponsespeedofsystemThesimulation了传统PID控制加模糊控制这一新的理论研究方向，并已经在理resultdemonstratesitshighperformance．论和工程

3、应用领域取得了一些有价值的研究成果。Keywords：PIDControl；PIDFUZZYController1PID控制器PID控制器其输入e(t)与输出u(t)的关系为：)=+)dt+。(1)^』0”●(1)式中，为比例系数，Tj为积分参数，T为微分常数，u。为控制常量。在控制系统中，控制策略的研究与选择是控制器的核心，数字PID控制算法通常分为位置型和增量型两种，目前应用控制算法直接决定了系统的稳定性、快速性和鲁棒性，系统的性较多的是增量型，其原理是对PID控制器做如下近似变换：能指标很大程度上取决于控制算法的优良与否。随着现代控制系tkT(k=0，l，2，．．⋯)(

4、2)统越来越复杂，精度要求也越来越高，传统、单一的控制策略已经无法满足设计性能的要求，同时，随着电子技术和计算机的发!。(Oat≈(jT(3)de(t)≈e(kT)-e[(k-1)r]展，基于计算机的越来越多的智能算法也不断涌现，将传统算法————：=!(4)和智能算法相结合，成为现代控制系统策略选择的趋势。将类似于e(kT)简化成e，得到离散的PID表达式为：传统的PID控制算法具有算法简单、精度高、可靠性强的优个点，且技术成熟、应用广泛，目前世界上80％以上的工业控制器ut=K【+∑(-ek一。)】+(5)i1=0』68匐商沁AUTOMATIONPANORAMA2011．

5、012模糊PID控制器本文介绍的是二输入，三输出的模糊控制器，以误差e和误差变化率ec为输入，PID控制器参数调整量，为输出量，其控制原理如图1所示。图2系统输出响应曲线(4)IV阶段，起始较小，E(k)>0，EC(k)>0，输出远离给图1模糊PID参数自适应控制器原理图定值；根据参考文献，对不同的e和ec调整PID控制器参数的规律如(5)V阶段，起始较大，E(k)>0，EC(k)<0，趋向远离给下：定值。(1)增加振荡周期减小，超调增加，上升时间减少。传统的PID控制最主要的问题是参数整定问题，一旦整定计(2)增加则超调／回调比增加，稳定性下降；减小则超调算好后，在整个控制

6、过程中部是固定不变的，而在实际系统中，下降。由于系统状态和参数等发生变化时，过程中会出现状态和参数的(3)Kd增大则稳定性增加。不确定性，系统很难达到最佳的控制效果。模糊PID控制就是利(4)当系统输出超过设定值时，减小K，，当系统上升时间用当前的控制偏差和偏差的变化率，结合被控过程动态特性的变大于要求的上升时间时，增加K。；在稳态时，系统输出产生波动化，根据控制要求或目标函数，建立用i~then产生式语句规则所现象，适当增加K，系统输出对干扰信号反应灵敏，适当减小表达的调整模型，对PID控制器的三个参数进行调整。Kd；上升时间过长，增加l(p，系统输出发生振荡现象，减小。设

7、置偏差E~nEC所取论域为(NB，NM，NS，ZO，PS，(5)根据专家经验，当系统在常规控制作用下，误差e和误PM，PB)，即划分为7个区域，所取隶属函数为三角函数，利用差变化率ec越大，系统中不确定量就越大；相反，误差e*l：l误差变前人经验总结得模糊规则如下：化率ee越小，系统中不确定量就越小。利用这种e和ec对系统不确(1)if(EisNB)and(ECisNB)then(KpisPB)(KiisNB)定量的设计，就可实现对PIDZ个参数的调整估计。(KdisPS)and(2)if(EisNB)