模糊逻辑控制PID算法的MATLAB实现与仿真分析.docx

模糊逻辑控制PID算法的MATLAB实现与仿真分析

目录

一、内容简述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.3主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.4论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

二、模糊控制理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.1模糊集合与模糊逻辑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.1.1模糊集合基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1.2模糊逻辑运算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.2模糊推理系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.2.1模糊推理系统结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.2.2模糊推理方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3模糊控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.3.1模糊控制器结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.3.2模糊控制器设计步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

三、PID控制算法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.1PID控制原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.2传统PID控制算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.3传统PID控制算法的局限性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

四、模糊逻辑PID控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

4.1模糊逻辑PID控制器结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

4.2模糊逻辑PID控制器参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.2.1模糊逻辑PID控制器输入输出变量的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．39

4.2.2模糊规则库的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.2.3模糊隶属度函数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

4.2.4模糊推理及解模糊方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

五、MATLAB仿真平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

5.1MATLAB模糊逻辑工具箱介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

5.2模糊逻辑PID控制器MATLAB实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

5.3仿真实验平台搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

六、仿真结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

6.1典型被控对象仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

6.1.1二阶系统仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

6.1.2高阶系统仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

6.2仿真结果对比分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

6.2.1模糊逻辑PID控制器与传统PID控制器性能对比．．．．．．．．．．．．68

6.2.2不同参数设置对控制器性能的影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．69

6.3仿真结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．