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模糊控制器的设计

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模糊控制器的设计

一、PID控制器的设计

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我们选定的被控对象的开环传递函数为G(s),采用经典

3

(s1)(s3)

的PID控制方法设计控制器时，由于被控对象为零型系统,因此我们必须

加入积分环节保证其稳态误差为０。

首先，我们搭建simulink模型，如图1。

图1simulink仿真模型

由于不知道Kp，Ｋd，Ki，的值的大致范围，我们采用siｇnalconｓｔ

raints模块进行自整定,输入要求的指标,找到一组Kｐ,Kd,Ｋi的参数值,然

后在其基础上根据经验进行调整。当选定Kp=2,Kｄ=０.9５,Ｋｉ=０．8时，

可以得到比较好的响应曲线。调节时间较短,同时超调量很小。响应曲线

如图2所示。

图2PID控制响应曲线

ts

将数据输出到工作空间,调节时间=２．０４s,超调量%0。可以看

出,PID控制器的调节作用已经相当好。

二、模糊控制器的设计

1、模糊控制器的结构为:

图3模糊控制器的结构

２、控制参数模糊化

控制系统的输入为偏差ｅ和偏差的变化率ec，输出为控制信号u。首先对他

们进行模糊化处理。

xx

量化因子的计算kmaxmin

x*x*

maxmin

u*u*

比例因子的计算kmaxmin

uu

maxmin

x*x*xx

其中,,为输入信号实际变化范围的最大最小值；,为输入信号

maxminmaxmin

论域的最大最小值。u*,u*为控制输出信号实际变化范围的最大最小值，

maxmin

u,u输出信号论域的最大最小值。

maxmin

表1被控参数的模糊化

被控变量基本论域论域量化/比例因子

e[-1,１]｛－3,－2,－1,0,

k3