模糊PID控制技术研究发展回顾和其面临的若干重要问题.pdf

Vol 第27卷 第4期 自 动化学 报 27．No4 2001年7月 ACTAAUToMATICASINICA July，2001 模糊PID控制技术研究发展回顾 及其面临的若干重要问题1) 胡包钢- 应 浩。 1，中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京10008叫 iaac．cn、 (E-mail：hubg回nlpr State SA 2fDeptofElectrical＆Computer University,Detroit，Michigan48202，Uj En百neering，Wayne edu wayne (E-mail：ha0．ying国waynehttp／／eceeng edu／一hying／) 摘 要 简要回顾了模糊PID控制器的研究发展状况系统地归纳了模糊PID控制器的 基本形式讨论了阻碍模糊控制技术发展的几个重要理论问题．包括系统化设计方法，控制 性能优于传统PID控制器的模糊控制器设计，模糊控制器非线性逼近能力及其量化指标，模 期系统的规则爆炸．文中试图对有关问题的内涵进行重新定义，以及探求解决难题的关键 如将模糊系统中的“规则爆炸”问题更正为“参数效率”问题．最后，提出了对模糊控制 理论与技术发展的思考，其中特别强调应把“简单性”作为智能控制器设计中的基本策略． 关键词 智能控制，模糊控制，PID控制器，设汁方法，非线性逼近 1引言 模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而又富有成果的领域．其中，模糊P1D 控制技术扮演了十分重要的角色，并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一．这完全可 以从过去的传统与现代控制技术的应用发展历史来理解．到目前为止，现代控制理论存许多 控制应用中获得了大量成功的范例．然而，在工业过程控制中，PID类型的控制技术仍然占 有主导地位㈦特别是在化工、冶金过程控制中，众多量大面广的控制过程如温度、流量、 压力、液位等，基本上仍然是应用着PID类型的控制单元．虽然未来的控制技术应用领域 会越来越宽广、被控对象可以是越来越复杂，相应的控制技术也会变得越来越精巧，但是， 以PID为原理的各种控制器将是过程控制中不可或缺的基本控制单元． 近年来，模糊控制研究与应用已经得到了迅猛地发展l“…然而，在众多新的模糊控制 技术方法不断涌现之后，人们更清楚地认识到模糊控制研究中面临的许多理论问题已经成 为模糊控制技术广泛应用的严重障碍．例如模糊控制技术并未在工业过程控制中得到如同 家电产品～样的推广，其中就包含有如何解决“控制性能优于传统PID控制器的模糊控制 器设计”问题．本文将围绕模糊PID控制技术的发展进行回顾．对于这样一个活跃的研究 领域进行全面、及时地论述是不容易的．我们采取了“面对问题(problem—oriented)”的方 式进行回顾与讨论，并将问题限于四个．该文在介绍前人研究工作的同时，将侧重于对各个 理论问题的进一步定义．因为正确地提出并定义问题是推动学术发展的重要前提．这也是本 文的主要目的． 1)国家自然科学基金资助项目 收薯日期2000-09-04收修改藕日期2000-10-20 万方数据 自 动化学报 27卷