智能PID控制器设计与仿真【毕业论文】

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1、本科毕业设计（20届）智能PID控制器设计与仿真摘　要【摘要】65本文主要通过对PID控制器的控制原理的研究，在通过对模糊自适应、神经网络以及粒子群算法的研究，实现模糊PID和神经网络PID控制器、粒子群算法等智能PID控制器的设计，并且利用Matlab仿真工具Simulink以及Matlab程序语言对各种PID控制进行仿真，对仿真结果进行比较分析。【关键词】PID控制器；模糊PID控制；神经网络PID控制器；粒子群算法；Matlab程序语言仿真Abstract【ABSTRACT】Inthispaper,PIDcontroller,throughtheprinc

2、ipleofcontrol,throughthefuzzyadaptive,neuralnetworkandparticleswarmalgorithm,thefuzzyPIDcontrollerPIDandneuralnetwork,particleswarmintelligentPIDcontrollerdesign,65etc.,Matlab,Simulink,andsimulationtools,andprogramminglanguageMatlabsimulationofavarietyofPIDcontrol,thesimulationresult

3、swerecompared.【KEYWORDS】:PIDcontroller;fuzzyPIDcontrol;neuralnetworkPIDcontroller;particleswarmoptimization;Matlabsimulationprogramminglanguage目　录1PID控制简介11.1选题的背景与意义1651.1.1PID控制发展背景与意义11.1.2智能控制的应用11.2PID控制器21.3PID控制21.3.1PID控制原理21.3.2PID控制器各单元作用21.3.3PID控制器特点32模糊自适应PID52.1模糊自适应PID

4、结构52.2模糊控制规则52.2.1控制原理52.2.2模糊规则52.3模糊控制规则的实现62.3.1隶属度62.3.2模糊推理72.3在Matlab中建立模糊判决器82.4.1用FISEditor建立模糊判决器82.4.2用Matlab程序生成模糊判决器102.4.3模糊判决器的使用112.5Simulink简介112.6模糊PID控制器仿真与分析113神经网络PID193.1神经网络简介193.2神经网络的学习方式和学习规则193.2.1神经网络的学习方式493.2.2神经网络的学习规则193.3神经网络的特点及应用203.4BP神经网络的结构213.5BP

5、神经网络算法223.5.1BP神经网络学习流程223.5.2BP神经网络的前向传播算法223.5.3BP神经网络的反向传播计算233.6基于BP神经网络的PID控制253.6.1基于BP神经网络的PID控制的典型结构253.6.2PID控制器的离散差分方程253.7基于BP神经网络的PID整定原理263.8基于BP网络的PID控制器控制的算法流程303.9仿真与分析313.9.1模型假设313.9.2仿真结果323.9.3仿真结果分析394粒子群算法优化PID404.1粒子群优化算法简介404.2算法原理40654.3基本粒子群算法流程414.3.1算法流程41

6、4.3.2粒子群算法特点424.4仿真与分析435总结48参考文献49致谢51附录52651PID控制简介1.1选题的背景与意义1.1.1PID控制发展背景与意义PID(ProportionalIntegralDerivative)控制在控制工程当中属于是在技术方面较为成熟、应用非常广泛的一种控制策略。在长期的工程实践当中，PID控制已经形成了一套较为完整的控制方法和典型的结构。PID控制不仅在数学模型已知的控制系统中有着广泛的应用，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程当中PID控制也可广泛的进行应用。而且在众多工业过程控制之中PID控制均有着良好的表现[1

7、]。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题[2]。1.1.2智能控制的应用[2][3][4]1，在工业过程当中的智能控制。在实际的工业过程当中智能控制在大体上分为两个方面，一个是局部级智能控制，另一个则是全局级智能控制。所谓的局部级智能控制实质上就是将智能控制的思路引入工艺过程当中的某一单元而进行的控制器设计,这些有比如模糊自适应PID控制器、专家级控制器、神经元网络控制器等。在当前的工业控制当中，PID控制的研究热点问题是关于智

8、能PID控制器。智能PI