模糊PID控制器实现无差跟踪.pdf

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1、模糊PID控制器实现无差跟踪丁启明1，钱平2(1．安徼工业大学，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：1005-8354(2010)05-0031-03FuzzyPIDControllertoAchieveNoErrorTrackingDINGQi-min91，QIANPin92(1．AnhuiUm

2、vemityofTechnology，AIllIui243002，China；2．ShanghaiInstituteofTechnology，Shanghai200235，Ch衄)Abstract：TheprincipleofFuzzyControlandPIDControllerisintroduced讯thispaper．AFuzzyPIDControl—lerisproposedinthisthesis，砒池canmakesystemnoerrortrackingpe斫ormancegreatlyimproved．Atlast，theeffectivenessofconclusioni

3、sproved谚thesimulationresult．FuzzyPIDControllershouldbeapplied讥agreaterscope．Keywords蛔control；向rule；noerrortracking0引言模糊控制是一类应用模糊集合理论的控制方法．一般的模糊控制器包括四个部分：(1)模糊化，指把输入量映射到一个合适的响应论域的量程内，然后把精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)控制规则库组成．数据库为语言控制规则的论域离散化和隶属函数提供必要的定义．语言控制规则标记控制目标和领域专家的控制策略．(3)推理机，是模糊控制系

4、统的核心．根据模糊输入和模糊控制规则，模糊推理求解模糊关系方程，获得模糊输出．(4)模糊判决，起到模糊控制的推断作用，并产生一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，积分环节和微分环节．在经典控制理论中，PI(比例积分)控制相当于一个滞后校正环节；PD(比例微分)控制相收稿日期：2010-05-20作者简介：丁启明(1981一)，男，硕士研究生，专业为控制理论与控制工程．当于一个超前校正环节．常规PID控制的规律为：u=一e+后，卜出+kde出(1)数字PID控制的规律为：u(k)=k，e(k)+k，∑e(i)+k。[e(k)-e(k一1)](2)式中：砟为比例系数

5、；后，为积分系数，

6、

7、}，=kp而T；％为微分系数，k=砟≥．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：2)取被控对象为石了可可丢薪，采用数字PID控制编程来实现无差跟踪，采样时间为ts=技术篇2010年第五期310．001s，采用z变换进行离散化，经过z变换后的离散化对象为：4，，(后)=一∑den(i)y(c)+∑num(i)u(c)(3)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．c=k+1一i．den(i)，n／trr$(i)分别为离散化后Y(C)，“(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：以t)=1+￡+÷f2+8i

8、ntt∈[0，27r](4)二其离散化后为：'八k幸ts)=1+南堆ts+÷(k雄如)2+sin(k木tS)厶(5)由于tE[0，2丌]，因此采样点数k取6280．解模糊采用最大隶属度平均法．3)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4)误差e和误差变化如作为控制器的输入，输出为kp，．j}，，k。．e={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}占={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}kp={PS，PM，PB}k，={PS，PM，PB}J}D={PS，PM，PB}其对应的模糊论域为：e={NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}占={NB，NM，N

9、S，Z，PS，PM，PB}kp={PS，PM，PB}后，={PS，PM，PB}kD={Ps，PM，PB}由于输入e的基本论域为[一30，30]；；的基本论域为[一12，12]；因此量化因子可分别取k。=0．2，k：=0．5；输出的量化因子则根据经验和控制器效果调整．32第五期2010年技术篇系统输入输出隶属度函数图如下：图2系统输入el；隶属度函数图3系统输出以．klwb隶属度函数5)模糊控制器规则的制定指定