模糊自适应整定PID控制.ppt

图7 工作流程图 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * LOGO 　 PID 控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点, 尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。 在控制理论和技术飞速发展的今天,工业过程控制领域仍有近90% 的回路在应用PID 控制策略。 PID 控制中一个关键的问题便是PID参数的整定。 但是，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，一般的PID 控制无法实现对这样的过程的精确控制。 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。 因此，针对PID 控制和模糊控制的各自特点，国内外学者分别采用不同的方法将模糊控制与PID 控制相结合，研究出了多种模糊PID 控制器。 模糊自适应整定PID控制的概念： 用模糊数学的基本理论和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关信息(如评价指标、初始PID参数等)作为知识存入计算机知识库中，然后计算机根据控制系统的实际响应情况，运用模糊推理，自动实现对PID参数的最佳调整。 PID 控制器是一种线性控制器, 它根据该定值r ( t) 与实际输出值y( t) 构成控制偏差： PID 的控制规律 连续情况： 式中, kp 为比例系数; T I 为积分时间常数; T D 为微分时间常数 离散情况： 式中, k i= kp.T/TI , kd = kp.T/TD , T 采样周期, k 为采样序号 模糊自适应PID控制器以误差e 和误差变化ec作为输入，可以满足不同时刻的e 和ec 对PID 参数自整定的要求。 利用模糊规则在线对PID 参数进行修改，便构成了自适应模糊PID 控制器，其结构如图1 所示 图1　自适应模糊控制器结构 　 PID 参数模糊自整定是找出PID 3 个参数与e和ec 之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e 和ec，根据模糊控制原理对3 个参数进行在线修改，以满足不同e和ec 是对控制参数的不同要求，而使对象有良好的动、静态性能。 从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面来考虑，的作用如下： （1）比例系数kp的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。 （2）积分作用ki系数的作用是消除系统的稳态误差。（3）微分作用kd系数的作用是改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。 表1 PID 调节参数与系统时间域 性能指标间的关系 参数名称 上升时间 超调量 过渡过程时间 静态误差 Kp 减小 增大 微小变化 减小 Ki 减小 增大 增大 消除 Kd 微小变化 减小 减小 微小变化 模糊控制器的设计 1　语言变量隶属度函数的确定 模糊控制器采用两输入三输出的形式, 以e 和ec 为输入语言变量, 以kp、ki 和kd 为输出语言变量。 在输入语言变量的量化域内： 取7个模糊子集{NB NM NS Z PS PM PB} 分别 负大 负中 负小 零 正小 正中 正大。 对应误差e和误差变化率ec的大小量化7个等级, 表示为{-3，-2，-1，0, 1, 2, 3} 采样三角隶属函数或者高斯隶属函数，输入的隶属函数如图2、3： 图2 误差的隶属函数 图3 误差变化率的隶属函数 在输出语言变量的量化域内 取7个模糊子集{NB NM NS Z PS PM PB} 分别负大 负中 负小 零 正小 正中 正大。 kp , ki , kd 的大小量化7个等级,区域以及隶属函数的设置如图4、5、6： 采样三角隶属函数或者高斯隶属函数： 图4 kp的隶属函数 图5 ki的隶属函数 图6 kd的隶属函数 e ec NB NM NS ZO PS PM PB NB PB PB PM PM PS ZO ZO NM PB PB PM PS PS ZO NS NS PM PM PM PS ZO NS NS ZO PM PM PS ZO NS NM NM PS PS PS ZO NS NS NM NM PM PS ZO NS NM NM NM NB PB ZO ZO