——模糊pid控制器实现无差跟踪(曹维作业)

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1、模糊PID控制器实现无差跟踪收稿日期：2010-5-20作者简介：丁启明（1981-）男，硕士研究生，专业为控制理论与控制工程丁启明1，钱平2(1.安徽工业大学，安徽243002;2.上海应用技术学院，上海200235)摘要:介绍模糊控制和PID控制器，设计了一个模糊PID控制器来实现系统的无差跟踪，结果表明，对于较高阶被控对象，模糊PID控制器实现无差跟踪的效果也较好，模糊PID控制器可以有更大范围的应用.关键词:模糊控制;模糊规则;无差跟踪中图分类号:TP273.4文献标识码:A文章编号:1005-8

2、354(2010)05-0031-03FuzzyPIDControllertoAchieveNoErrorTrackingDINGQi-ming1，QIANPing2(1.AnhuiUniversityofTechnology，Anhui243002，China;2.ShanghaiInstituteofTechnology，Shanghai200235，Chna)Abstract:TheprincipleofFuzzyControlandPIDControllerisintroducedinthispa

3、per.AFuzzyPIDControl-lerisproposedinthisthesis，whichcanmakesystemnoerrortrackingperformancegreatlyimproved.Atlast，theeffectivenessofconclusionisprovedbythesimulationresult.FuzzyPIDControllershouldbeappliedinagreaterscope.Keywords:fuzzycontrol;fuzzyrule;no

4、errortracking0引言34/4模糊控制是一类应用模糊集合理论的控制方法.般的模糊控制器包括四个部分:(1)模糊化，指把入量映射到一个合适的响应论域量程内，然后把确的数据转换为适当的语言值或模糊集合的过程.(2)知识库，由数据库和语言(模糊)控制规则库组.数据库为语言控制规则的论域离散化和隶属函数供必要的定义.语言控制规则标记控制目标和领域家的控制策略.(3)推理机，是模糊控制系统的核.根据模糊输入和模糊控制规则，模糊推理求解模关系方程，获得模糊输出.(4)模糊判决，起到模糊制的推断作用，并产生一

5、个精确的或非模糊的控制作用.PID控制器共包括三个环节，比例环节，积分环和微分环节.在经典控制理论中，PI(比例积分)控相当于一个滞后校正环节;PD(比例微分)控制相当于一个超前校正环节.常规PID控制的规律为:（1）数字PID控制的规律为:(2)式中:为比例系数;为积分系数，;KD为微分系数，.1模糊PID控制器的设计1)模糊PID控制器的结构如图1所示:34/41)取被控对象为，采用数字PID控制编程来实现无差跟踪，采样时间为ts=0.001s，采用z变换进行离散化，经过z变换后的离散化对象为:(3)

6、式中，u为离散化后被控对象的输出，k为采样次数，u为控制输入.，分别为离散化后y(c)，u(c)系数.图1模糊PID控制器实现无差跟踪控制结构图被跟踪曲线为:(4)其离散化后为:(5)由于，因此采样点数k取6280.解模糊采用最大隶属度平均法.2)定义模糊集PB=正大PM=正中PS=正小Z=零NB=负大NM=负中NS=负小3)误差e和误差变化de作为控制器的输入，输出为，，.e={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}={PS，PM，PB}={PS，PM，PB

7、}={PS，PM，PB}其对应的模糊论域为:e={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}={PS，PM，PB}={PS，PM，PB}={PS，PM，PB}由于输入e的基本论域为［－30，30］;的基本论域为［－12，12］;因此量化因子可分别取k1=0.2，k2=0.5;输出的量化因子则根据经验和控制器效果调整.系统输入输出隶属度函数图如下:图2系统输入e，隶属度函数34/4图3系统输出，，隶属度函数1)模糊控制器规则的制定指定输出，，调整原则如下:当偏差e较

8、大时，为提高系统响应速度，防止过大超调，应取较大的，较小的和适中的，当偏差e为中等大小时，为了使超调量减少，应取较小的，和的大小应适中，以保持较快的响应速度;当偏差e较小时，为了保证良好的稳定性，应增大，，同时为了避免系统在设定值附近出现振荡，增强系统的抗干扰性，应适当选取，并根据一些经验制定出如表1所示参数模糊控制规则表:2结果及分析用MATLAB语言编程实现模糊PID控制器并经过多次调整参数，其所得结果如下:将模糊控制器与