模糊PID四川大学.docVIP

目录 1 绪论 1 1.1 模糊控制的发展 1 1.2 模糊控制的特点 1 1.3 模糊控制和PID控制的结合 2 1.4 模糊PID控制技术概况 2 1.4.1模糊PID控制的蓬勃发展 2 1.4.2模糊PID控制蓬勃发展的诸多因素 3 1.5 整体介绍 3 2 基本模糊控制器的设计 4 2.1 模糊控制的工作原理 4 2.1.1 模糊控制系统的组成 4 2.1.2 模糊控制系统的基本工作原理 4 2.2 模糊控制器设计 5 2.2.1 模糊控制器设计要求 5 2.2.2模糊控制器的结构设计 6 2.2.3模糊规则的选择和模糊推理 7 2.2.4 解模糊 7 3 模糊PID控制器 8 3.1 隶属度函数 9 3.2 模糊PID参数模糊调整规则 12 3.2.1 PID控制器参数自整定原则 12 3.2.2 PID参数的自整定要求 12 3.3 建立模糊规则表 13 3.4 模糊控制器与SIMULINK的连接 15 3.5 模糊PID的MATLAB仿真 16 3.5.1 S函数简介 16 3.5.2 建立系统结构仿真框图 17 4 设计总结 21 参考文献 22 致谢 23 1绪论 1.1 模糊控制的发展 随着计算机技术的应用和发展，自动控制理论和技术取得了飞跃发展，以状态变量为基础的现代控制理论对于解决线性或非线性、定常或时变的多输入与多输出体统的控制问题，获得了广泛、成功的应用。但是，无论采用经典控制理论还是现代控制理论设计的控制系统，都需要先知道被控对象精确的数学模型，然后根据数学模型和给定的性能指标，选择适当的控制规律，进行控制系统设计。然而在很多情况下，被控对象的精确的数学模型很难建立，这样一来，对于这类控制对象或过程就很难自动控制[1]。 1965年美国著名控制学者L.A.Zadeh发表开创性论文，提出了模糊集合理论，此后，模糊控制便发展起来，模糊控制开始走进了人们的视野。从首次提出模糊集合理论到1986年世界第一块基于模糊逻辑的人工智能芯片在著名的贝尔实验室研制出来，期间只经历了短短的二十年[2]。仅这一事实本身就说明了模糊控制系统理论这门新兴的学科具有强劲的生命力和十分令人鼓舞的应用前景。 1964年zadeh教授提出模糊数学和模糊控制的概念，其后20多年的时间里糊理论得到了飞速的发展。模糊控制器是模糊控制理论的一个重要分支，也是一个模糊控制系统的核心。自从1974年第一台模糊控制器诞生以来，人们对模糊控制器的研究投人了极大的热情，在许多领域获得了成功的应用，同时模糊控制器集成硬件也已出现(如日本富士电机公司的FRuITAx；英国IⅡmge Automation公司的LINKⅡlaIl等)[1~2]。 1.2 模糊控制的特点 模糊控制语言是表示人类思维活动以及复杂事物及其有效的手段，对于有些传统控制解决不了的问题，应用模糊控制，问题就往往能迎刃而解。模糊控制具有如下特点： （1）不需要精确的数学模型。模糊控制的出发点是现场人员的操作经验，是一种近似的推理，能够根据模糊规则推导出符合逻辑的控制结论，不需要系统精确的数学模型。 （2）结构简单 无论是软件还是硬件，实现起来都比较方便。 （3）鲁棒性强 模糊控制是采用的是一种连续多值逻辑，所以当参数发生变化时，能够给出稳定的控制，适合时变、非线性及滞后系统。 （4）适应性强 无论是对确定的控制对象，还是对于时变、滞后和非线性系统，都能够有很好的控制作用[1]。 1.3 模糊控制和PID控制的结合 模糊控制器虽然能对复杂和难以建模的过程进行进行简单而有效的控制，但是由于不具有积分环节，因而很难消除静态误差，尤其在变量分级不够多的情况下，常常在平衡点附近产生小幅振荡。为了改善模糊控制器的稳态性能，提出了模糊控制与PID控制结合的技术，运用模糊数学的基本理论和方法，把规则的条件、操作用模糊级表示，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，即可实现对PID参数的最佳调整[2]。 将模糊控制和PID控制两者结合起来，即具有模糊控制灵活而且适应性强的优点，又具有PID控制器精度高的特点。这种FUZZY-PID复合型控制器，对复杂控制系统和高精度伺服务系统具有良好的控制效果，这也是近年来十分热门的研究课题。在本文中我们将简单的阐述一下模糊控制理论及模糊控制器的设计、模糊PID控制器的基本形式以及模糊PID控制器的设计，并对传统的PID与模糊PID控制效果进行比较。 通过对模糊PID控制器的研究，我们希望有更多的人员加入到这个新兴领域的探索，