模糊控制算法PID算法比较分析

1、模糊控制算法PID算法比较分析电气学院 控制理论与控制工程专业 徐磊 学号：10310070一：题目对于已知系统的传递函数为: ，假设系统给定为阶跃值R=1，系统的初始值R(0)=0，试分析设计1 常规的PID控制器2 常规的模糊控制器3 比较两种控制器的控制效果当通过改变模糊控制器的比例因子时，分析系统响应有什么变化？二：思路对于模糊控制，采用二维输入，分别是误差e和误差变化率e,然后通过增益放大，输入到模糊控制器中，然后模糊控制器输出也通过增益放大。模糊控制器的输入、输出论域取值为-6，6，隶属度均匀划分为五个区域，隶属度函数采用梯形和三角形函数。 µ NB NS ZE 1 PS

2、 PB -6 -5 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 两个输入和一个输出的隶属度函数相同。程序框图如下：三：程序clear;num=1;den=10,1;a1,b,c,d=tf2ss(num,den);x=0; %状态变量初始T=0.01; %采样周期h=T; N=10000; %采样次数td=0.5; %延时时间Nd=50; %延时周期R=1*ones(1,N); % 输入信号e=0;de=0;ie=0; %误差，误差导数，积分kp=12.5;ki=0.8;kd=0.01; for k=1:N uu(1,k)=-(kp*e+ki*de+kd*ie); %PID输出序列if k&l

3、t;=Nd u=0; else u=uu(1,k-Nd);end%龙格库塔法仿真 k0=a1*x+b*u; k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; k3=a1*(x+h*k2)+b*u; x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; y=c*x+d*u; e1=e; e=y(1,1)-R(1,k); de=(e1-e)/T; ie=ie+e*T; yy1(1,k)=y;end%设计模糊控制器a=newfis('Simple');a=addvar(a,'input','e',-6,6);a=a

4、ddmf(a,'input',1,'NB','trapmf',-6 -6 -5 -3);a=addmf(a,'input',1,'NS','trapmf',-5 -3 -2 0);a=addmf(a,'input',1,'ZR','trimf',-2 0 2);a=addmf(a,'input',1,'PS','trapmf',0 2 3 5);a=addmf(a,'input',1,&#

5、39;PB','trapmf',3 5 6 6);a=addvar(a,'input','de',-6 6);a=addmf(a,'input',2,'NB','trapmf',-6 -6 -5 -3);a=addmf(a,'input',2,'NS','trapmf',-5 -3 -2 0);a=addmf(a,'input',2,'ZR','trimf',-2 0 2);a=addmf(a,&

6、#39;input',2,'PS','trapmf',0 2 3 5);a=addmf(a,'input',2,'PB','trapmf',3 5 6 6);a=addvar(a,'output','u',-6 6);a=addmf(a,'output',1,'NB','trapmf',-6 -6 -5 -3);a=addmf(a,'output',1,'NS','trapmf',

7、-5 -3 -2 0);a=addmf(a,'output',1,'ZR','trimf',-2 0 2);a=addmf(a,'output',1,'PS','trapmf',0 2 3 5);a=addmf(a,'output',1,'PB','trapmf',3 5 6 6);%规则表rr=5 5 4 4 3 5 4 4 3 3 4 4 3 3 2 4 3 3 2 2 3 3 2 2 1;r1=zeros(prod(size(rr),3);%初始

8、化%r1赋值k=1;for i=1:size(rr,1) for j=1:size(rr,2) r1(k,:)=i,j,rr(i,j); k=k+1;endend r2=ones(25,2);rulelist=r1,r2;%得到规则表a=addrule(a,rulelist);e=0;de=0;ie=0;x=0;ke=8.5;kd=0.5;ku=2.2;%增益，比例因子ki=0.01;for k=1:N e1=ke*e; de1=kd*de; if e1>=6 e1=6; elseif e1<=-6 e1=-6; end if de1>=6 de1=6; elseif de1

9、<=-6 de1=-6; end in=e1 de1; uu(1,k)=ku*evalfis(in,a)-ie*ki; if k<=Nd u=0; else u=uu(1,k-Nd); end k0=a1*x+b*u; k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; k3=a1*(x+h*k2)+b*u; x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; y=c*x+d*u; yy(1,k)=y; e1=e; e=y-R(1,k); de=(e-e1)/T; end%画图kk=1:N*T;figure(1);plot(kk,R,'k',kk,yy,'r',kk,yy1,'b');xlabel('time');ylabel('output');四：结论运行后，如图，红色的为模糊控制输出，蓝色的为PID控制器输出。比较起来，有下面的结论：1、 超调 明显是P