模糊自适应PID控制的Matlab仿真设计研究陈明

1、模糊自适应PID控制的Matlab仿真设计研究 姓名：陈明 学号：201208070103 班级：湖南大学智能1201一、 模糊控制思想、PID控制理论简介：在工业生产过程中，许多被控对象受负荷变化或干扰因素很多基于模糊自适应控制理论, 设计了一种模糊自适应PID 控制器, 具体介绍了这种PID 控制器的控制特点及参数设计规则, 实现PID 控制器的在线自整定和自调整。通过matlab 软件进行实例,仿真表明, , 提高控制系统实时性和抗干扰能力,易于实现便于工程应用。1.1 模糊控制的思想：应用模糊数学

2、的基本理论和方法, 控制规则的条件、操作用模糊集来表示、并把这些模糊控制规则以及有关信息, 诸如PID 控制参数等作为知识存入计算机知识库, 然后计算机根据控制系统的实际情况(系统的输入, 输出) , 运用模糊推理。1.2 PID算法：u (t) = Kp·e (t) + Ki·t0e (t) dt + Kd·de (t)dt= Kp e (t) 

3、+ Ki ei (t) + Kdec (t) 其中, u (t) 为控制器输出量, e ( t ) 为误差信号, ec (t) 为误差变化率, Kp , Ki , Kd 分别为比例系数、积分系数、微分数。然而，课本中，为了简化实验难度，只是考虑了kp，ki参数的整定。1.3 模糊PID控制器的原理图：二、基于Matlab的模糊控制逻辑模块的设计关于模糊逻辑的

4、设计，主要有隶属函数的编辑，参数的选型，规则导入，生成三维图等2.1 模糊函数的编辑器的设定： 打开matlab后，在命令窗口输入“fuzzy”，回车即可出现模糊函数编辑器，基本设置等。基于课本的实验要求，我选的是二输入（e, ec）二输出（kp , ki）。需要注意的是，在命名输入输出函数的时候，下标字母需要借助下划线的编辑，即e_c 能够显示为ec。2.2四个隶属函数的N, Z, P 函数设定：在隶属函数的设定中，N 选用的是基于trimf（三角形隶属函数） , Z是基于zmf（Z型隶属函数），P是基于smf（S型隶属函数 ）。 分别设定二输入（e, ec）二输出（kp , ki）每个函数

5、的N、Z、P的选型，以及取值范围，实际的参数范围。并且，模糊计算的 连接词运算 And Method取min , Or Method取max, 蕴含推理Implication取min， 输出合成运算Aggregation取max, 去模糊化运算 Defuzzification取centroid(重心法)。这些都完成后，即可。下图以输入e为例：2.3 添加模糊规则： 在FIS Editor菜单栏下的Edit中打开“Rules”,即可进行规则的添加，依照课本9条抹灰规则，添加完成后，如下：2.4 模糊规则的视图观察，以及输入输出的的三位图 观察模糊规则的视图：在e, ec 的视图上，可以明显的发现各有一条红线，这条红线就是用于调节这两个参数，当参数变化时，kp，ki的值也会随之变。这样很容易观察 输入参数的变化导致 输出参数的变化。2.4.2 输出e, ec及kp，ki的多维图：输入e, ec对kp的控制：输入e, ec=none对kp的控制：因为ec在试验中，值比较小，忽略考虑后，对kp的最终值影响不大，可以看出与课本上实验得出的kp=2.67 基本是差不多的，验证了实验的正确性。：输入e, ec对ki的控制输入e, ec=none对ki的控制：因为ec在试验中，值比较小，忽略考虑后，对kp的最终值影响不大，可以看出与课