模糊自适应PID控制器及Simulink仿真实现.pdf

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1、总第190期2010年第4期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringVDL30No．4127模糊自适应PID控制器及Simulink仿真实现+杨益兴"崔大连2，周爱军2’(海军驻武汉第七。一研究所军事代表室”武汉430064)(海军大连舰艇学院装备系统与自动化系2’大连116018)摘要常规HD控制对非线性、时变系统的控制效果不是很理想，文章提出将模糊技术与PID控制相结合的控制方式，即模糊自适应PID控制器，并结合实例在Simulink环境中实现了该模糊自适应PID控制器的仿真。仿真结果表明，该模糊自适应PID控制具有控制灵活、响应快和适应性能强

2、的优点。关键词模糊控制；PID控制；Simulink中图分类号TP273．2Self-adaptiveFuzzyPIDControllerandRealizingtheControlSysteminSimulinkEnvironmentYangYixing'’CuiDalianz’ZhouAijun2’(MilitaryAgentRoomof701ResearchInstitute"，Wuhan430064)(Dept．ofEquipmentSystemandAutomation，DalianNavalAcademy2’，Dalian116018)AbstractThe

3、conventionalPIDcontrollerisnotusuallyapplicabletOthetypeoftime-varyingnonlinearsystems．Soanewself-adaptivefuzzyPIDcontrollerispresentedusingthefuzzytechnologyandPIDcontroller，whichrealizingtheself-a—daptivefuzzyPIDcontrolsysteminSimulinkenvironmentwithaparticularcase,Simulationresultssho

4、wtheself-adaptivefuzzyPIDcontrolhasadvantagesofflexibilitycontrol，fastresponseandstrongadaption．KeyWordsfuzzycontrol，PIDcontrol，SimulinkCIassNumberTP273．21引言在复杂系统中，由于被控对象的时变性、非线性和不确定性，传统的PID控制难以取得很好的控制效果，将先进控制策略和传统PID控制相结合是解决上述问题的一种有效途径。模糊控制器不要求确定受控对象的精确数学模型，而根据控制规则组织控制决策表，由控制决策表决定控制量的大小

5、。将模糊控制器和传统PID控制相结合的控制策略产生出模糊自适应PID控制器，使系统具有模糊控制的灵活性和适应性强的优点，又具有PID控制精度高的优势[1]。本文运用Simulink仿真器和Fuzzy工具箱对模糊自适应PID控制器进行计算机仿真研究，可以充分说明传统PID控制器结合模糊控制理论可以取得明显优于单一控制器的效果，对模糊自适应PID控制器的应用具有实际意义。2常规PID控制器参数模糊自适应的实现方案常规PID控制算法以其计算量小、实时性好、易于实现等特点广泛应用于过程控制。当建立起控制对象的精确数学模型时，只要正确设定参数KP、K，和KD，PID控制器便可实现

6、其作用，但是对于非线性、时变性等不确定性因素，常规PID控制效果不理想。因此，常规PID控制器的参数KP、K-和KD在不同的工况下一般应该有所不同，才能。收稿日期：2009年12月10日，修回日期：2010年1月20日作者简介：杨益兴，男，高级工程师，研究方向：舰船电子设备设计与监造。崔大连，男，研究方向：武器装备系统自动化技术保障与应用。周爱军，男，副教授，研究方向：导航装备自动化保障与研究。128杨益兴等：模糊自适应PID控制器及Simulink仿真实现总第190期取得好的控制效果，这就要求PID控制器具有参数自适应功能。利用模糊控制规则在线地对PID参数进行自动修

7、正，就形成了模糊自适应策略。模糊自适应PID控制器以误差P(实际测量值与设定值之差)和误差变化率ec作为输入，利用模糊控制规则对PID控制器的三个参数进行修改，其控制系统结构如图1所示L2j。图1模糊自整定PID控制系统结构3模糊自适应PID控制器的设计[3]模糊控制器是模糊控制系统的核心部分，也是和其它控制系统区别最大的环节。根据模糊控制器设计原理，按图l所示控制系统结构进行模糊自适应PID控制器的设计。该控制系统设计的关键是要先找出三个参数与误差已和误差变化率ec之间的模糊关系，要求在系统运行中不断检测e和Pc，根据模糊控制原理对三个