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《基于matlab模糊自整定pid控制器的设计与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、机电工程技术!""#年第$%卷第!期+)?应用与模糊控制基于&’()’*模糊自整定+,-控制器的设计与仿真王三武，董金发（武汉理工大学机电学院，湖北武汉.$""/"）摘要：本文介绍了模糊自整定+,-控制器的设计方法并利用&’()’*中的模糊工具箱设计模糊控制器，有机地将模糊+,-控制器与0,&1),23结合起来，实现+,-参数自调整模糊控制系统的设计和仿真。仿真结果表明，该控制器改善了控制系统的动态性能，增强了其实用性。关键词：模糊控制；+,-控制；参数自整定；仿真中图分类号：(&%/45#6.文献标识码：’文
2、章编号：4""787.7!9!""#:"!8""#/8".4引言!和!"对控制器参数的不同要求，从而使受控对象具有在机电控制系统的设计中，+,-控制器以其算法简单，良好的动态性能和静态性能。模糊参数自整定+,-控制系计算量小，使用方便，鲁棒性较强等优点而得到广泛应统结构框图如图4所示。用，并取得了良好的控制效果。但是对于一些时变和非线性的系统常规+,-就显得无能为力了。常规+,-控制参数的最佳调整还未实现自动化，依靠人工凑试的整定方法不仅需要丰富的经验和技巧，而且十分费时。同时，在实际控制系统控制过程中，由于噪
3、声、负载扰动和其他一些环图4模糊+,-控制系统结构图境条件变化的影响，受控过程参数，模型结构均将发生变化。在这种情况下，采用常规+,-控制器难以获得满意的（$）+,-参数整定原则控制效果，而模糊控制不依赖被控对象精确的数学模型，根据系统在受控过程中对应不同的!和!"，将+,-是在总结操作经验基础上实现自动控制的一种手段。本文参数的整定原则归纳如下：应用模糊推理的方法实现对+,-参数的在线自动整定，并!当!较大时，说明误差的绝对值较大，#$应取依此设计出一般控制系统的模糊参数自整定+,-控制器。较大值，以提高响应
4、的快速性；而为防止!"瞬时过大，基于&’()’*的仿真结果表明，与常规+,-控制系统相#&应该取较小的值；同时为避免出现较大的超调，应对积比，该设计能获得更优的鲁棒性和动、静态性及具有良好分作用加以限制;通常取#%<"。的自适应性。"当=>=处于中等大小时，为使系统响应超调较小，!模糊参数自整定+,-控制器的设计#$应取小些。在这种情况下，#&的取值对系统响应影响较（4）模糊控制大，#%的取值要适当。模糊控制是以模糊集合论、模糊数学、模糊语言形式#当!较小时，为使系统具有较好的稳定性，#$的知识表示和模糊逻辑的
5、规则推理为理论基础，采用计算与#%均应取大些，同时为避免系统在设定值附近出现振机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环数字控制系统荡;并考虑系统的抗干扰性能，应适当地选取#&值。#&值模糊控制原理［4］。主要包括其中的模糊量化处理、模糊的选择根据!"值来确定。当!"较大时，#&取较小控制规则、模糊决策、非模糊化处理等环节组成的模糊控值；当!"较小时，#&取较大值。通常情况下#&为中等制器。大小。（!）模糊控制+,-控制系统结构（.）模糊控制器的设计本文在常规+,-基础上，以被控对象的反馈值与目标!各变量隶属函数的
6、确定值的误差!和误差变化率!"作为输入，用模糊推理的方模糊控制器输入语言变量的，分别表示输入量的偏差法对+,-的参数#$、#%、#&进行在线自整定，以满足不同和偏差变化率，规定他们的论域为：收稿日期：!""%—"7—47#/04Q应用与模糊控制机电工程技术!""#年第$%卷第!期!，!"&’($，(!，()，"，)，!，$*根据模糊规则表在线修正023参数，计算公式如下：它们的模糊集为：#$&#’$("#$；#%)#’%("#%；#&)#’&("#&；其中#$、#%、!，!"&’+,，+-，+.，/，0.，0-
7、，0,*#&为原先定好的初始023参数。"#$、"#%、"#&为模糊控其含义依次为负大、负中、负小、零、正小、正中、制器的三个输出参数，可根据被控对象的状态自动调整正大。023的三个控制参数的取值。输出变量#$，#%，#&用以确定控制量，并规定其论域#.2-42+5下的模糊推理与模糊控制器的建立为：由模糊控制规则表可将以上参数调节写成条件语句形#$，#%，#&&’($，(!，()，"，)，!，$*式。可以利用模糊逻辑工具箱建立一个678型文件，保存输出量的语言变量模糊集为：为0239678。在-:;4:,命令窗
8、口键入6<==>，就会出现一#$，#%，#&&’+,，+-，+.，/，0.，0-，0,*个?2.@A7BCD窗口。本设计采用双入三输出模糊控制器，各个语言值的定义分别由给出的三角形隶属函数曲线输入输出变量分别为偏差!和偏差变化率!"，输出变量来描述。分别为#$、#%、#&。在@A7B菜单下确定输入、输出，双击!建立控制规则表每个图标就可以进行编辑。在?7EF菜单下选择-GHAG7I依据
