基于S函数实现的参数自整定模糊PID控制器-论文.pdf

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1、第35卷第4期华北水利水电大学学报(自然科学版)Vo1．35No．42014年8月JournalofNorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition)Aug．2014DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2014．04．016基于S函数实现的参数自整定模糊PID控制器鲁改凤，卢东伟，孟波，王佳，鞠阳(华北水利水电大学，河南郑州450045)摘要：为使大时间延迟系统的控制性能得到改善，利用SIMULINK工具箱和s函数构造模糊控制系统的结构框图并进行仿真，通

2、过编写s函数，将MATLAB和SIMULINK结合起来，实现参数自调整的复杂模糊控制系统的设计和高效仿真．将该控制器运用到隧道窑温度控制系统中，并取得了良好的控制效果．关键词：S函数；模糊自整定；MATLAB仿真中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1002—5634(2014)04—0068—04自计算机进入控制领域以来，尤其是数字计算大提高¨．机取代模拟计算机调节器成为计算机控制系统的主1参数自整定模糊PID控制系统的结要部分以来，不仅实现了软件的PID控制算法，而且构设计可以采用计算机本身自有的逻辑功能，使数字PID控制技术的应用更加灵活，更加有实用价值．数字

3、1．1参数自整定模糊PID控制系统的结构PID控制技术是日常生产过程中比较普遍采用的一参数自整定模糊PID控制系统的结构主要由2种基本的控制算法，其控制系统在机电、冶金、机械、部分组成：一是参数可变的PID控制器，二是模糊控化工等行业中获得了广泛的应用．数字式计算机技制系统．其结构如图1所示．术结合先进的智能控制理论，二者的综合发展为复杂动态不确定系统的控制提供了一种新的解决途径．利用先进的数字智能控制技术，不仅可以设计出先进的智能PID控制，而且可以对PID的参数进行智能整定．自整定的模糊PID参数控制系统能在控制过程中对不确定的条件、参数、延迟和干扰等因素图1自整定模糊

4、PID参数控制系统框图进行在线的检测后进行确定性的分析，采用模糊推理的方法实现PID参数K，，和的在线自整定．误差e和误差的变化率de／dt送人模糊控制器，此方法不仅保持了一般PID控制系统对PID控制参经过模糊化及模糊运算，得到输出的模糊控制变量，数调节简单、使用方便、鲁棒性强等优点，而且具有再通过解模糊，得到PID控制器的3个控制参数K，比较大的调节灵活性以及适应性，对控制系统中各，，。，这3个参数再输入到PID控制器中，然后再参数的控制精度比较好，是目前较常采用的一种比应用于控制对象．较先进的控制系统．应用模糊集合理论建立控制器参数，，，利用MATLAB方法对模糊自整

5、定的PID控制与系统误差绝对值e和误差变化率绝对值de／dt之系统的参数进行数字仿真，可快速方便地实现多种间的二元连续函数关系，通过模糊控制器根据不同控制规则，控制参数精度高，使模糊自整定的PID控的e和d~／dt在线自整定来确定PID的3个参数．以制系统的参数控制效率以及准确性得到大满足不同e和de／dt对控制参数的不同要求，从而使收稿日期：2014—01—12作者简介：鲁改凤(1963一)，女，河南宜阳人，教授，硕士生导师，主要从事电力系统安全运行与保护方面的研究第35卷第4期鲁改风，等：基于s函数实现的参数自整定模糊PID控制器69被控对象达到良好的性能要求．基本论域

6、为[一m，m]，则误差比例系数C和误差变1．2PID参数整定原则化比例系数C可由下列公式决定：常规PID控制算法的离散形式为：C=n／ep，17,≤e≤。；PkC=m／e，m≤e≤e．u(k)=Kpe(k)+∑e(j)+[e()一e(一1)]，j’—=’0参数可变PID控制器的结构如图2所示．式中：jc为采样序号，k=1，2，⋯；u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值；e(后)为第k次采样时刻的输入偏差值；e(k一1)为第k一1次采样时刻的输入偏差值；，为积分系数，K，=K，；为微分系数，KD=KPTo／T．1)当e的绝对值较大时，若使PID控制系统具有较良好的跟踪性能，这

7、时取较大的，以及较小的，同时为避免控制系统响应出现超调大，这时图2参数可变PID控制器结构图应对积分的控制作用加以限制，通常取K，：0．2)当e的绝对值处于中问大小时，为使控制系2大时间延迟系统的参数自整定模统响应超调较小，此时的值应取较小值．在此种糊PID控制仿真情形下，控制系统中的值响应较大，，的取值应该次仿真的大时间延迟系统的数学模型为适当．exp(一200S)x3／(70005+1)，该系统为带有纯滞3)当e的绝对值较小时，为了使当前控制系统有后的一阶惯性环节．比较良好的稳定性，和，均应取大值，同时为避免先