智能控制06-模糊控制设计总结优缺点及改进.ppt

模糊控制的优缺点 模糊控制的优缺点 模糊控制的改进方法 Why? 模糊控制的特点 3.3.2 模糊控制与PID控制的结合 ------ 双模控制 基于切换方式实现的模糊PID控制器 基于切换方式实现的模糊PID控制器 Example: Simulink仿真实现 Switch介绍 控制效果 基于参数自整定的模糊PID控制器 确定输入、输出变量 输入变量：e、de 输出变量： 讨论：PID对控制系统的影响 比例系数（现在）：加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。Kp越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但易产生超调，甚至导致系统不稳定。Kp 取值过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变坏。 积分系数（过去）：消除系统的稳态误差。Ki越大，系统的稳态误差消除越快，但Ki过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。若Ki过小，将使系统稳态误差难以消除，影响系统的调节精度。 微分系数（未来）：改善系统的动态特性。其作用主要是能反应偏差信号的变化趋势。并能在偏差信号值变得太大之前，引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。 模糊规则表 参考论文 模糊自整定PID控制器的设计及其应用，吴振顺，姚建均，岳东海，哈尔滨工业大学学报，2004年11月。 3.3 模糊控制的改进方法 3.3 模糊控制的改进方法 3.3.3 自校正模糊控制 参数自校正模糊控制器 2）Ke、Kec、Ku的调整方法 3.3 参数自校正模糊控制器 参数自校正模糊控制器 参数自校正模糊控制器 参数自校正模糊控制器 参数自校正模糊控制器 参数自校正模糊控制器实现步骤 规则自校正模糊控制器 规则自校正模糊控制器  规则自校正模糊控制器 规则自校正模糊控制器 α的调整方法－函数法(2) 3.3.4 变结构模糊控制 思考题 用自己的语言和理解描述：什么是模糊控制？ 模糊控制器的适用场合？ 设速度论域为[0,300m/s],请将速度变量用慢，中，快三个模糊集合表示（用图示法表示出来） 偏差大时， α较大，系统能尽快消除偏差; 偏差小时， α较小，系统能尽快趋于稳态。 即根据模糊目标的隶属函数来调节大小。 控制系统在实际运行中，往往会运行于不同的工作状态。在不同的工作状态，控制的规则、输入输出的论域都不同。 可以将工作过程划分为几个状态，对不同的状态分别设计不同的模糊控制器。 系统在运行时，可以根据系统偏差、偏差变化率等状态特征，识别出系统所处的状态，切换到所需的模糊控制器。 * * 设计时不需要建立被控制对象的数学模型，只要求掌握人类的控制经验。 系统的鲁棒性强，尤其适用于非线性时变、滞后系统的控制 优点： 模糊化和反模糊化过程缺乏系统的方法，主要靠经验和试凑。 总结模糊控制规则有时比较困难。 控制规则一旦确定，不能在线调整，不能很好地适应情况的变化。 模糊控制器由于不具有积分环节，因而稳态精度不高。 缺点： 可以实现人的控制策略 易于实现 在平衡点附近会产生振荡，稳态精度较差 提高控制精度必须以多分档为代价，因此使得规则数和计算量大大增加 PID控制的特点： 运用普遍 参数对控制性能具有较大影响 模糊PID 双模控制器由模糊控制器和PI控制器并联组成。控制开关在系统误差较大时接通模糊控制器，来克服不确定性因素的影响；在系统误差较小时接通PI控制器来消除稳态误差。 控制开关的控制规则可以描述为： Fuzzy控制器 PID控制器 对象 |e|=E |e|E r - y e 模糊PID PID Kp=2, Ki=1, Kd=0 PID控制器 对象 r - y e Fuzzy控制器 dkp dki dkd de/dt PID控制器 对象 r - y e dkp dki dkd de e Fuzzy控制器 参数整定 NB,PB, PB NB,PB, PS NM,PM, PS NM,PM, PM NM,PS, PM ZO,ZO, PM ZO,ZO, PB PB NB,PB, PB NM,PB,PS NM,PM, PS NM,PS, PS NS,PS, PS ZO,ZO, NS PS,ZO, PB PM NM,PB, ZO NM,PM,ZO NS,PS, ZO NS,PS, ZO ZO,ZO, ZO PS,NS, ZO PS,NM, ZO PS NM,PM, ZO NM,PM,NS NS,PS, NS ZO,ZO, NS PS,NS, NS PM,NM,NS PM,NM, ZO ZO NS,PS, ZO NS,PS, NS ZO,ZO, NS PS,NS, NM PM,NS, NM PM,NM,NS PM,NB, ZO