模糊PID控制器的设计与仿真优化.docx

模糊PID控制器的设计与仿真优化

目录

一、内容概览．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.4技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

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

2.1模糊集合与模糊逻辑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1.1模糊集合的基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.1.2模糊逻辑推理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.2传统PID控制原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.2.1PID控制算法的基本形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2.2PID控制器的参数整定方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

2.3模糊PID控制器基本结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

三、模糊PID控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

3.1模糊PID控制器结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.1.1模糊控制器输入输出变量的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

3.1.2模糊控制器隶属度函数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

3.2控制规则库的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.2.1模糊规则的推理方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

3.2.2控制规则的优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.3解模糊方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.3.1重心法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.3.2最大隶属度法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.4模糊PID控制器的参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.4.1基于专家经验的方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

3.4.2基于优化算法的方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

四、仿真模型的建立与验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

4.1仿真平台的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

4.2控制对象的建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

4.3模糊PID控制器仿真模型的实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

4.4仿真实验方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

五、仿真结果分析与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

5.1不同控制方法的性能对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

5.1.1稳态性能对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

5.1.2动态性能对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

5.2模糊PID控制器参数对系统性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

5.3仿真结果的分析与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

六、模糊PID控制器优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．