自适应模糊PID控制器的设计和仿真.pdf

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1、V01．33．No．7July，2008火力与指挥控制’FireControlandCommandControl第33卷第7期2008年7月文章编号：1002一0640(2008)07一0096一04自适应模糊PID控制器的设计和仿真。殷云华1，樊水康2，陈闽鄂3(1．中北大学，山西太原030051，2．北方自动控制技术研究所，山西太原030006，3．江西九江职业技术学院，江西九江332007)摘要：在参数自适应模糊PlD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

2、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仿真中图分类号：TP273．4文献标识码：ATheDesignandSimulationofAdaptiVeFuzzyPIDControllerYINYun—hual，FANShui_kan92，CHENMin—e3(1．珊口Ⅳ州^U行i口P"勿∥吼i以口，乳矽“鲫030051，吼i行口，2．C瑰i，l口ⅣD，t^A甜fo，雅口fic(’彻

3、加∞Z7k^咒。占吼gy如sfit“tP，7’盘咖“口靠030006，C^i咒口，3．Ji姗g。dJi缸jia札gPro如ssiDnTech"ologyInstitMte．Jit‘ji觚g332001，China)Abstract：Inthepaper，basedonparameteradaptivefuzzyPIDcontroUer，afuzzyinferencemethodisutilizedtorealizeautomaticregulatingPIDparameter，andtheapplicationofthec

4、ontrollerinsomesystemisstudiedwithMATLAB．Theresultsofsimulationindicatethatthecontrollergivesagoodcontrolperformanceandhasahighreferencevalueforfurtherapplications．Keywords：adaptive，PIDcontroller，fuzzyPID，MATLABsimulation引言传统PID控制器结构简单，具有一定的鲁棒性，容易实现，稳态无静差，控制精度高，能满

5、足大工业过程的要求。因此，长期以来广泛应用于工业过程控制，并取得了良好的控制效果。但是，实际上，大多数工业过程不同程度的存在非线性、大滞后、参数时变性和模型不确定性，因而普通的PID控制器难以获得满意的控制效果。模糊控制不要求被控对象的精确模型且适应性强，为了克服传统PID控制器的缺点，人们将模糊收稿日期：2007一03．23修回日期：2007—06—17*基金项目：国家重点科研基金资助项目作者简介：殷云华(1979一)，男，河南周口人，硕士，主要研究方向：导航、制导与控制等。控制与PID控制器结合起来，扬长避短，研究出了

6、多种模糊PID控制器，本文采用的参数自适应模糊PID控制器即为其中的一种。1参数自适应模糊PID控制器设计1．1模糊控制系统结构图l参数自适应模糊PD自动调节系统结构框图参数自适应模糊PID控制器的系统结构主要由参数可调PID和模糊控制系统两部分构成，其结构如图1所示。PID控制器实现对系统的控制，模糊推理系统以误差P和误差变化率甜作为输入，采用模糊推理殷云华，等：自适应模糊PID控制器的设计和仿真(总第33—1007)·97·方法对PID参数K八KD、K，进行在线整定，以满足不同的误差P和误差变化率Pc对控制器参数的不同

7、要求，而使被控对象具有良好的动态、静态性能。1．2PID控制器参数自整定原则通常，PID控制器的控制算式为：、_1【，(志)一K。E(志)+K。己E(屉)+KdEC(七)(1)订式中，厶E(忌)一E(愚)+E(愚一1)和EC(志)=E(是)一E(惫一1)(五=O，1，2)，分别为其输入变量偏差与偏差变化，K。，Ki及K。分别为表征其比例，积分及微分作用的参数。比例系数K，的作用在于加快系统的响应速度，提高系统调节精度，K，越大，响应速度越快，调节精度越高，但过大将产生超调，甚至导致系统不稳定。积分系数Ki的作用在于消除系统

8、稳态误差，K，越大，静差消除越快，但过大会产生积分饱和而引起较大的超调。微分系数K。影响系统的动态特性，K。越大，越能抑制偏差变化，但过大会延长调节时间，降低抗干扰能力。根据参数K，、KhK。对系统输出特性的影响情况，可归纳出系统在被控过程中对于不同的偏差和偏差变化率，参数K，、K。Kd的自整定原则：(