基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究说明书

系统辨识与自适应控制洗手课程论文洗手洗手洗手洗手洗手洗手基于MATLAB的模糊自适应PID控制器仿真研究洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手学院BEEF洗手专业BEEF洗手姓名BEEF洗手学号BEEF洗手洗手洗手基于MATLAB的模糊自适应PID控制器仿真研究洗手洗手洗手洗手摘要BEEF传统PID在对象变化时，吃饭控制器的参数难以自动调整。洗手将模糊控制与PID控制结合，吃饭利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定。洗手使控制器具有较好的自适应性。洗手使用MATLAB对系统进行仿真，吃饭结果表明系统的动态性能得到了提高。洗手洗手关键词模糊PID控制器；BEEF参数自整定；BEEFMATLAB；BEEF自适应洗手洗手0引言洗手在工业控制中，吃饭PID控制是工业控制中最常用的方法。洗手但是，吃饭它具有一定的局限性当控制对象不同时，吃饭控制器的参数难以自动调整以适应外界环境的变化。洗手为了使控制器具有较好的自适应性，吃饭实现控制器参数的自动调整，吃饭可以采用模糊控制理论的方法1洗手模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而富有成果的领域。洗手其中，吃饭模糊PID控制技术扮演了十分重要的角色，吃饭并目仍将成为未来研究与应用的重点技术之一。洗手到目前为止，吃饭现代控制理论在许多控制应用中获得了大量成功的范例。洗手然而在工业过程控制中，吃饭PID类型的控制技术仍然占有主导地位。洗手虽然未来的控制技术应用领域会越来越宽广、BEEF被控对象可以是越来越复杂，吃饭相应的控制技术也会变得越来越精巧，吃饭但是以PID为原理的各种控制器将是过程控制中不可或缺的基本控制单元。洗手本文将模糊控制和PID控制结合起来，吃饭应用模糊推理的方法实现对PID参数进行在线自整定，吃饭实现PID参数的最佳调整，吃饭设计出参数模糊自整定PID控制器，吃饭并进行了MATLAB/SIMULINK仿真2。洗手仿真结果表明，吃饭与常规PID控制系统相比，吃饭该设计获得了更优的鲁棒性和动、BEEF静态性及具有良好的自适应性。洗手洗手洗手1PID控制系统概述洗手PID控制器系统原理框图如图1所示。洗手将偏差的比例（KP）、BEEF积分KI和微分KD通过线性组合构成控制量，吃饭对被控对象进行控制，吃饭KP、BEEFKI和KD3个参数的选取直接影响了控制效果。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手/洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图1PID控制器系统原理框图TU比例积分微分被控对象TRTCTE在经典PID控制中，吃饭给定值与测量值进行比较，吃饭得出偏差ET，吃饭并依据偏差情况，吃饭给出控制作用UT。洗手对连续时间类型，吃饭PID控制方程的标准形式为，吃饭洗手1洗手洗手式中，吃饭UT为PID控制器的输出，吃饭与执行器的位置相对应；BEEFT为采样时间；BEEFKP为控制器的比例增益；BEEFET为PID控制器的偏差输入，吃饭即给定值与测量值之差；BEEFTI为控制器的积分时间常数；BEEFTD为控制器的微分时间常数。洗手洗手离散PID控制的形式为洗手洗手（2）洗手洗手洗手洗手式中，吃饭UK为第K次采样时控制器的输出BEEFK为采样序号，吃饭K0,12BEEFEK为第K次采样时的偏差值BEEFT为采样周期BEEFEK1为第K1次采样时的偏差值。洗手洗手离散PID控制算法有如下3类位置算法、BEEF增量算法和速度算法。洗手增量算法为相邻量词采样时刻所计算的位置之差，吃饭即洗手（3）洗手式中，吃饭，吃饭。洗手洗手IPITKTDP从系统的稳定性、BEEF响应速度、BEEF超调量和稳态精度等方面来考虑，吃饭KP、BEEFKI、BEEFKD对系统的作用如下。洗手洗手（1）系数KP的作用是加快系统的响应速度，吃饭提高系统的调节精度。洗手KP越大，吃饭系统的响应速度越快，吃饭系统的调节精度越高，吃饭但易产生超调，吃饭甚至导致系统不稳定、BEEFKP过小，吃饭则会降低调节精度，吃饭使响应速度缓慢，吃饭从而延长调节时间，吃饭使系统静态、BEEF动态特性变坏。洗手洗手2积分系数KI的作用是消除系统的稳态误差。洗手KI越大，吃饭系统的稳态误差消除越快，吃饭但KI过大，吃饭在响应过程的初期会产生积分饱和现象，吃饭从而引起响应过程的较大超调BEEF若KI10DTETTETKTUDTICKJDIPTKEETEKKU0121211EKEKEUDIP过小，吃饭将使系统稳态误差难以消除，吃饭影响系统的调节精度。洗手洗手3微分作用系数KD的作用是改善系统的动态特性。洗手其作用要是能反应偏差信号的变化洗手趋势，吃饭并能在偏差信号值变的太大之前，吃饭在系统引入一个有效的早期修正信号，吃饭从而加快系统的动作速度，吃饭减少调节时间。洗手洗手KP、BEEFKI、BEEFK,D与系统时间域性能指标之间的关系如表1所示。洗手参数名称上升时间超调亮过渡过程时间静态误差KP减少增大微小变化减少KI减少增大增大消除KD微小变化减小减小微小变化洗手表1KP、BEEFKI、BEEFK,D与系统时间域性能指标之间的关系洗手洗手2模糊自适应PID控制系统洗手洗手模糊控制通过模糊逻辑和近似推理方法，吃饭让计算机把人的经验形式化、BEEF模型化，吃饭根据所取得的语言控制规则进行模糊推理，吃饭给出模糊输出判决，吃饭并将其转化为精确量，吃饭作为馈送到被控对象或过程的控制作用。洗手模糊控制表是模糊控制算法在计算机中的表达方式，吃饭它是根据输入输出的个数、BEEF隶属函数及控制规则等决定的。洗手日的是把人工操作控制过程表达成计算机能够接受，吃饭并便于计算的形式。洗手模糊控制规则一般具有如下形式洗手IFEAIANDECBITHENUCI,I1,2,其中E,EC和U分别为误差变化和控制量的语言变量，吃饭而AI、BEEFBI、BEEFCI为其相应论域上的语言值。洗手洗手应用模糊推理的方法可实现对PID参数进行在线自整定，吃饭设计出参数模糊自整定PID控制器。洗手仿真结果表明，吃饭该设计方法使控制系统的性能明显改善。洗手洗手自适应模糊PID控制器是在PID算法的基础上，吃饭以误差E和误差变EC作为输入，吃饭利用模糊规则进行模糊推理，吃饭查询模糊矩阵表进行参数调整，吃饭来满足不同时刻的E和EC对PID参数自整定的要求。洗手利用模糊规则在线对PID参数进行修改，吃饭便构成了自适应模糊PID控制器，吃饭其结构框图如图2所示3洗手洗手洗手图2自适应模糊PID控制器结构框图洗手洗手洗手洗手PID糊自整定是找出PID参数KP、BEEFKI、BEEFKD）与E和EC之间的模糊关系，吃饭在运行中通过不断检测E和EC，吃饭根据模糊控制原理对3个参数进行在线修改，吃饭以满足不同E和EC对控制参数的不同要求，吃饭从而使对象具有良好的动、BEEF静态性能，吃饭模糊控制的核心是总结工程设计人员的技术和实际操作经验，吃饭建立合适的模糊规则表，吃饭得到针对3个参数KP、BEEFKI、BEEFKD,分别整定的模糊规则表。洗手洗手3常规PID和模糊自适应PID控制系统的仿真比较洗手利用MATLAB中的SMULLLVK工具箱和模糊逻辑工具箱可以对经典P1U控制系统和模糊自适应PID控制系统进行仿真，吃饭洗手洗手10215SSSG31常规PID控制系统仿真洗手在MATLAB中，吃饭构建PID控制系统仿真的模型如图3所示。洗手利用稳定边界法、BEEF按以下步骤进行参数整定洗手洗手洗手图3PID控制系统仿真模型洗手洗手洗手洗手将积分、BEEF微分系数TIINF,TD0，吃饭KP置较小的值，吃饭使系统投入稳定运行，吃饭若系统无法稳定运行，吃饭则选择其他的校正方式，吃饭洗手逐渐增大KP,直到系统出现等幅振荡，吃饭即临界振荡过程，吃饭记录此时临界振荡增益KC临界振荡周期TC。洗手洗手按照经验公式，吃饭,。洗手整定相应的PID参数，吃饭然后进C60CIT50CD125行仿真校验。洗手洗手洗手洗手等幅振荡时洗手KC128，吃饭TC251015洗手临界稳定法整定后参数BEEF洗手KP76800；BEEFTI75TD2洗手IPITK，吃饭D得到KI1,KD15洗手洗手等幅振荡如图4，吃饭洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图4系统等幅振荡洗手洗手洗手临界振荡整定法整定后图形如下BEEF洗手洗手洗手洗手洗手洗手010203040506070809010000204060811214161801020304050607080901000020406081121416洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图5传统PID控制系统仿真结果洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手32模糊自适应PID控制系统仿真洗手洗手首先利用FIS图形窗口创建1个两输入（E、BEEFEC）和三输出（KP、BEEFKI、BEEFKD）的MAMDANI推理的模糊控制器，吃饭如图6洗手设输入（E、BEEFEC）的论域值均为（6,6），吃饭输出（KP、BEEFKI、BEEFKD）的模糊论语为（3,3），吃饭取相应论域上的语言值为负大NB、BEEF负中NM、BEEF负小NS、BEEF零ZO、BEEF正小PS、BEEF正中（PM）和正大（PB），吃饭而令所有输入、BEEF输出变量的隶属度函数均为TRINF如图6，吃饭图7所示BEEF图9为PID控制的3个参数KP、BEEFTI、BEEFTD的模糊控制规则。洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图6模糊控制器窗口洗手洗手洗手洗手洗手图7E、BEEFEC的模糊论域和隶属函数洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图8KP、BEEFKI、BEEFKD的模糊论域和隶属函数洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图9模糊控制规则洗手然后构建模糊自适应PID控制系统的仿真模型，吃饭如图10所示，吃饭并且给出了其相应部分的子系统的框图如图7和图8。洗手最后的仿真结果如图9所示。洗手洗手洗手洗手TRANSFERFCN2110S1TRANSFERFCN112S1TRANSFERFCN15S1TOWORKSPACE1YTOWORKSPACETSUBSYSTEMEECKPKIKDSTEPSCOPEDERIVATIVEDU/DTCLOCK洗手图10模糊自适应PID系统结构图洗手洗手洗手DIDDDKKD3KI2KP1PRODUCT3PRODUCT2PRODUCT1SIGNALSIGNALINTEGRATOR1SGAIN714GAIN61GAIN575GAIN45GAIN32GAIN21GAIN125GAIN5FUZZYLOGICCONTROLLERADD2ADD1ADDEC2E1洗手洗手图11模糊自适应PID系统子系统结构图洗手洗手010203040506070809010000204060811214洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手图12模糊自适应PID系统仿真结果洗手33二者的比较洗手通过上面的仿真，吃饭比较图5PID控制系统的仿真和图12模糊PID控制系统的仿真结果，吃饭可以看出，吃饭在对三阶线性系统的控制中，吃饭利用稳定边界法进行参数整定的经典PID控制的超调量比模糊自适应PID控制的超调量要大，吃饭但模糊PID控制存在一定的稳态误差。洗手模糊控制用模糊集合和模糊概念描述过程系统的动态特性，吃饭根据模糊集和模糊逻辑来做出控制决策，吃饭它在解决复杂控制问题方面有很大的潜力，吃饭可以动态地适应外界环境的变化。洗手洗手洗手4结论洗手目前关于PID控制器参数整定的基本方法有离散模型的控制器参数整定、BEEF基于NYQUIST曲线的控制器参数整定和基于传递函数模型的控制器参数整定。洗手把常规PID控制和模糊控制理论相结合，吃饭可以发挥一者的特点和优势，吃饭以期实现更好的控制效果。洗手洗手在SMULNK下设计不同结构的模糊PID控制器,在利用FIS编辑模糊控制器的过程中，吃饭可以设置不同的论域和语言值，吃饭不同形式的隶属度函数及选取根据实际经验和分析而得出的不同情况下的模糊规则表。洗手如何选择变量的合适的隶属度函数、BEEF论域和语言值、BEEF模糊规则表及控制器的结构，吃饭来实现对系统在超调量、BEEF上升时间、BEEF过渡时间及稳定性等方面的最优控制，吃饭是要做的工作。洗手洗手洗手5心得体会洗手洗手在设计模糊控制器时可以使用示波器观察系统的各个参数的变化，吃饭了解系统的结构。洗手然后整定系统参数。洗手仿真时，吃饭具体参数的设定也需要注意例如BEEF采样时间T，吃