基于MATLAB模糊自适应PID控制器的设计.doc

基于MATLAB模糊自适应PID 控制器的设计 The fuzzy PID controller and‘its simulation Abstract：This paper discusses the design of fuzzy PID controller and he method of realization using MATLAB software．The result of simulation in MATLAB／Simulink indicates that the controlle r evidently improves the dynamic property of control system．The controlle r is easily realized and applied in engineering． First, lets take a look at how the PID controller works in variable (e) represents the tracking error, the difference between the desired input value (R) and the actual output (Y). This error signal (e) will be sent to the PID controller, and the controller computes both the derivative and the integral of this error signal. The signal (u) just past the controller is now equal to the proportional gain (Kp) times the magnitude of the error plus the integral gain (Ki) times the integral of the error plus the derivative gain (Kd) times the derivative of the error. 摘要: 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 摘要: 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, 这种模糊自适应PID 控制器比常规PID 控制器具有超调量小, 调节时间短, 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。 关键词:自适应PID 控制器, 模糊控制器,仿真,MATLAB 1.引言:PID控制具有结构简单，稳定性好可靠性高等优点．广泛应用于工业过程控制。但是，PID控制要求模型结构非常精确。而在实际的应用中，大多数工业过程都不同程度地存在非线性，参数时变性和模型不确定性，因而采用常规PID控制无法实现对过程的精确控制。而模糊控制对数学模型的依赖性弱，不需要建立过程的精确数学模型，并具有良好的鲁棒性和适应性。本文针对PID控制和模糊控制的各自特点，将模糊控制与PID控制结合起来，设计出一个模糊PID控制器，并结合MATLAB的模糊逻辑工具箱进行了仿真。理论分析与仿真结果表明，模糊PID控制相对于常规PID控制具有良好的控制性能。 2. 模糊PID控制系统的设计 模糊PID 控制器是应用模糊数学的基本理论和方法, 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, 实现对PID 控制参数的自动调整。 2.1 PID 控制器的控制算法为: u (t) = Kp·e (t) + Ki·∫t0e (t) dt + Kd·de (t)dt= Kp e (t) + Ki Σei (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。 　图中, r - 设定值; E - 误差模糊量; Kp -比例系数; e , E - 误差; Ec误差变化速度模糊量; Ki - 积分系数; Kd - 微分系数;dedt- 误差变化速度; y (t) - 被调整量; Ec - 误差变化速度。输入参数E 和EC