基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究.pdf

基于Matlab的模糊自适应PID控 制器仿真研究 • 在工业控制中，PID控制是工业控制中最常 用的方法。但是，它具有一定的局限性:当 控制对象不同时，控制器的参数难以自动调 整以适应外界环境的变化。为了使控制器具 有较好的自适应性，实现控制器参数的自动 调整，可以采用模糊控制理论的方法 • 将模糊控制与PID控制结合，利用模糊推理 方法实现对PID参数的在线自整定，使控制 器具有较好的自适应性。 • 通过MATLAB对系统进行仿真，对比传统PID 控制和模糊PID控制的仿真结果。 比例 r (t) e(t) + u (t) c(t) 积分 被控对象 + + - + 微分 图1 PID控制器系统原理框图 • 如图1，在经典PID控制中，给定值与测量值 进行比较，得出偏差e(t)，并依据偏差情况， 给出控制作用u(t)，然后作用于被控对象。 输出c(t) 同时反馈，形成闭环系统。 k ( ) ( 1) T e k e k  ( ) [ ( ) ( ) ] u k K e k  e j T p T j 0 D T I • 模糊控制通过模糊逻辑和近似推理方法，让计算 机把人的经验形式化、模型化，根据所取得的语 言控制规则进行模糊推理，给出模糊输出判决， 并将其转化为精确量，作为馈送到被控对象(或过 程)的控制作用。 • 模糊控制表是模糊控制算法在计算机中的表达方 式，它是根据输入输出的个数、隶属函数及控制 规则等决定的。目的是把人工操作控制过程表达 成计算机能够接受，并便于计算的形式。 • 模糊控制规则一般具有如下形式: If{ e = A and ec = B }then u= C ,i=1,2…, i i i 其中e,ec和u分别为误差变化和控制量的语言变 量，而A B 、C 为其相应论域上的语言值。 i、 i i 模糊推理 KP KI KD r (t) e(t) c(t) PID 对象 + - 调节器 u (t) d / d u t ec(t) 图2 自适应模糊PID控制器系统原理框图 • 如图2所示，自适应模糊PID控制器是在PID算法的基础上， 以误差e和误差变ec作为输入，利用模糊规则进行模糊推 理，查询模糊矩阵表进行参数调整，来