自适应模糊PID控制.ppt

SPLS Templates SPLS Templates 参考文献: [1]熊均泉,戴果华,佘致廷.基于Matlab的退火炉温度模糊 PID控制的仿真研究[J].中国仪器仪表,2005,5:80-82. [2]汤兵勇,路林吉,王文杰.模糊控制理论与应用技术[M]. 北京:清华大学出版社,2002. [3]张国良,曾静,柯熙政.模糊控制及其Matlab应用[M]. 西安:西安交通大学出版,2002. [4]范子荣,张友鹏.基于Matlab的自适应模糊PID控制器的设计[J].电气传动自动化,2006,第3期,第28卷:P11. SPLS Templates SPLS Templates SPLS Templates SPLS Templates 自适应模糊PID控制器的设计与研究 SPLS Templates SPLS Templates 1 引言 常规PID控制由于原理简单、使用方便、适用性好、具有很强的鲁棒性,在工业过程控制中得到了广泛的应用,但是PID控制需要建立被控对象精确的数学模型,难以处理复杂的非线性控制系统。而模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的计算机数字控制算法,该算法把人的经验转化为控制策略,对那些时变的、非线性的、滞后的、高阶大惯性的被控对象,具有良好的控制效果。 SPLS Templates SPLS Templates 通过以上分析可知,对于复杂的非线性系统,只采用常规PID控制或普通模糊控制都难以达到满意的效果。本文采用的自适应模糊PID控制器,有机地将两者的优点结合起来,当误差小于某一阈值e0时,采用PID控制,以提高系统的控制精度;当误差大于某一阈值e0时,采用模糊控制,以提高系统响应速度,加快响应过程,抑制超调。自适应模糊PID控制器的原理如图1所示。 这种复合控制策略是在大偏差范围内采用模糊控制，在小偏差范围内转化成PID控制，二 SPLS Templates SPLS Templates 者的转换由微机程序根据事先给定的偏差范围自动实现。 这种改进的控制方法的出发点主要是因为模糊控制器本身消除其稳态误差的能力比较差，难以达到较高的控制精度。 SPLS Templates SPLS Templates SPLS Templates SPLS Templates 2 模糊控制系统 模糊系统是一种基于知识或基于规则的系统。它的核心就是由所谓的IF-THEN规则所组成的知识库。一个模糊的IF-THEN规则就是一个用连续隶属度函数对所描述的某些句子所做的IF-THEN形式的陈述。构造一个模糊系统的出发点就是要得到一组来自于专家或基于该领域知识的模糊IF-THEN规则，然后将这些规则组合到单一系统中。不同的模糊系统可采用不用的组合原则。 SPLS Templates SPLS Templates 模糊控制系统设计的关键在于模糊控制器的设计。模糊控制器的设计主要有三个部分: (1) 输入量的模糊化 (2) 模糊逻辑推理 (3) 反模糊化过程 SPLS Templates SPLS Templates 2.1 输入量的模糊化 所谓模糊化(Fuzzification) 就是先将某个输入测量量的测量值作标准化处理,把该输入测量量的变化范围映射到相应论域中,再将论域中的各输入数据以相应的模糊语言值的形式表示,并构成模糊集合。这样就把输入的测量量转换为用隶属度函数表示的某一模糊语言变量。 SPLS Templates SPLS Templates 2.2 模糊逻辑推理 根据事先已定制好的一组模糊条件语句构成模糊规则库,运用模糊数学理论对模糊控制规则进行推理计算,从而根据模糊控制规则对输入的一系列条件进行综合评估,以得到一个定性的用语言表示的量,即模糊输出量。完成这部分功能的过程就是模糊逻辑推理过程。 SPLS Templates SPLS Templates 2.3 反模糊化过程 反模糊化(Defuzzification) 有时又叫模糊判决。就是将模糊输出量转化为能够直接控制执行部件的精确输出量的过程。 SPLS Templates SPLS Templates 3 模糊控制器的结构 3.1模糊化方法的选择与确定 所谓模糊化,就是把变量数值变成模糊语言变量的语言值。根据人们的习惯，常将相比的同类事物分为“大”，“中”，“小”或“中”，“高”，“低”等3 个等级