自适应模糊pid控制器的设计与仿真

《自适应模糊pid控制器的设计与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、毕业论文(设计)题目自适应模糊PID控制器的设计与仿真学生姓名*******学号*******院系*******专业电气工程与自动化指导教师*******二Ｏ一一年五月二十五日29目录1引言11.1PID简介11.2模糊控制简介11.3本文研究的目的和意义21.4本文的内容与安排32国内外现状33MATLAB工具箱简介43.1MATLAB系统的应用43.2Simlulink工具箱43.3模糊逻辑工具箱53.4MATLAB环境下的SIMULINK的应用53.4.1MATLAB环境中启动SIMULINK的方法

2、53.4.2打开SIMULINK模型窗口的方法53.4.3SIMULINK仿真基本步骤54自适应模糊PID控制器的设计64.1自适应模糊PID控制器的性能要求64.2PID控制的理论基础64.3模糊控制原理94.4模糊PID控制系统结构及原理104.5PID控制器参数自整定原则104.6各变量隶属度函数的确定11294.7建立模糊规则表135利用MATLAB对模糊PID控制系统进行仿真185.1建立系统结构仿真框图185.2仿真结果分析196结论22参考文献23ABSTRACT24致谢25附录2629自适

3、应模糊PID控制器的设计与仿真0摘要：本文在参数自适应模糊PID控制器的基础上，利用模糊推理的方法实现了对PID参数的在线自动整定，并且在MATLAB软件下将该控制器在某系统中的应用进行了研究，仿真结果表明，参数自适应模糊PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有较大的参考价值。关键词：自适应；PID控制器；模糊PID；MATLAB仿真1引言1.1PID简介PID，（ProportionalIntegralDerivative）控制是目前工业上应用最广泛深入的控制方法。多数控制回路都是应用

4、该方法或在其基础上进行较小的变形来控制。PID调节器及其改进型是工业控制中最常见的控制器。虽然从20世纪初PID控制诞生以来，计算机技术和信息技术飞速发展，控制理论与控制技术取得了令人瞩目的成就，一些先进控制策略不断推出，但其基础的PID控制器以其结构的简单，对模型误差具有鲁棒性以及易于操作等特点，在大多数控制过程中能够获得令人满意的控制性能，因此仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业控制中。“特征建模”理论[4]的提出，第一次从理论上有力地论证了PID控制器得以广泛应用的理论依据，并且指出了P

5、ID控制器所具有的独特的优越性，它将是复杂系统智能控制的最基本最基础的一个子控制单元。传统PID的主要缺陷包括：（1）当自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。(2)如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。另外，由于基于控制律的系统没有成熟

6、的稳定性分析方法，参数整定可靠与否存在很多问题。因此，许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。(3)PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。如此广泛应用的PID控制器但同时又有如此多的控制器因为控制器本身设计的局限,未能达到用户要求，这给控制理论研究和控制理论应用于实际带来了前所未有的挑战和机遇。2

7、91.2模糊控制简介模糊控制是建立在人工经验基础上的。对于一个熟练的操作人员，他往往凭借丰富的实践经验，采取适当的对策来的控制一个复杂过程。若能将这些熟练操作员的实践经验加以总结和描述，并用语言表达出来，就会得到一种定性的、不精确的控制规则。如果用模糊数字将其定量化，就转化为模糊控制算法，从而形成模糊控制理论。模糊控制尚无统一的定义。从广义上，可将模糊控制定义为：“以模糊集合理论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一类控制方法”，或定义为：“采用模糊集合理论和模糊逻辑，并同传统的控制理论相结合，模拟人的思维方

8、式，对难以建立数学模型的对象实施的一种控制方法”。模糊控制具有一些明显的特点：(1)模糊控制不需要被控对象的数学模型。模糊控制是以人对被控对象的控制经验为依据而设计的控制器，故无需知道被控对象的数学模型。(2)模糊控制是一种反映人类智慧的智能控制方法。模糊控制采用人类思维中的模糊量，如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等，控制量由模糊推理导出。这些模糊量和模糊推理是人类智能活动的体现。(3)模糊控制易于被人们接受。模糊控制