模糊pid控制器设计和仿真

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1、模糊PID控制器设计和仿真　　摘要：模糊PID控制器无需建立被控对象的数学模型，对被控对象的时滞、非线性和时变性具有一定的适应能力，鲁棒性好的优点。通过Simulink对其仿真研究表明模糊PID控制器具有在控制过程的前期阶段具有模糊控制器的优点,而在控制过程的后期阶段又具有PID调节器的所有优势,是一种性能优良的控制器。关键词：模糊PID模糊控制SimulinkPID控制DesignandSimulationofFuzzyPIDControllerAbstract：FuzzyPIDcontroller

2、withouthavingtoestablishamathematicalmodelofobject，ithaveacertainabilitytoadapttotimedelay,nonlinearandtime-varyingofcontrolledobject,alsoithaveagoodadvantageofrobustness.ThedesignandsimulationofFuzzyPIDcontrollerthroughsimulink,wefindthatithaveanexcell

3、enceofFuzzycontrolintheearlystageofcontrolprocess.Meanwhile,ithavealladvantagesofPIDregulatorinthelatestageofcontrolprocess.Soitisakindofcontrollerwhichhaveanexcellenceperformance.7Keyword:FuzzyPIDFuzzyControlSimulinkPIDControl中图分类号：TM571文献标识码：A1引言模糊控制是

4、以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制方法,作为智能控制的一个重要分支,在控制领域获得了广泛应用,模糊控制与传统控制方式相比具有以下突出优点：a不需要精确的被控对象的数学模型；b使用自然语言方法,控制方法易于掌握；c鲁棒性好,能够较大范围的适应参数变化；常规模糊控制器的原理如图1所示：图1模糊控制系统结构图Fig.1StructureofFuzzycontrolsystemPID控制表达式比例环节---根据偏差量成比例的调节系统控制量，以此产生控制作用，减少偏差。积分环节---

5、用于消除静差，提高系统的无差度。微分环节---根据偏差量的变化趋势调节系统控制量，在偏差信号发生较大的变化以前，7提前引入一个早期的校正信号，加快系统动作速度，减少调节时间的作用。模糊PID控制是结合PID控制和模糊控制得出的一种新型控制方式，其基本原理[2]如图2所示：图2模糊PID控制系统结构图Fig.2StructureofPIDcontrolsystembasedonFuzzy上图为模糊控制系统的框图，模糊PID控制，把模糊理论应用于控制系统中，通过找到PID三个参数与e和之间的模糊关系，在运

6、行中不断的检测e和，根据模糊控制理论来对三个参数修改，以满足不同e和对控制参数的不同要求，使控制系统具有良好的动、静态性能。2模糊规则[3]的设定PID模糊控制重要的任务是找出PID的三个参数与误差e和误差变化率之间的模糊关系，在运行中不断检测e和，根据确定的模糊控制规则来对三个参数进行在线调整，满足不同e和时对三个参数的不同要求。一般来说，不同的偏差e和偏差变化率对PID控制器的参数、和有不同的要求。以典型二阶系统单位阶跃响应的误差曲线为例进行分析如下：7图3二阶系统阶跃响应误差曲线Fig.3Cur

7、vesoferrorsofstepresponse模糊PID控制根据系统运行的不同状态,考虑、、三者的关联，根据工程经验设计模糊整定这三个参数，选择输入语言变量为误差e和偏差变化率,模糊集为NB、NM、NS、Z0、PS、PM、PB七个模糊值；选择输出变量为、和。其模糊集也取NB、NM、NS、Z0、PS、PM、PB七个模糊值。其模糊规则表如下：表1模糊规则表表2Ki模糊规则表表3Kd模糊规则表3模糊PID控制器的设计[4]我们的控制对象为,7通过在Matlab-Simulink中搭建系统，在对模块封装的

8、时候我们选在subsystem，在其中设计每个分装模块，在Fuzzylogiccontroller模块中我们要在命令窗口输入fuzzy，则会出现fiseditor，在其中设置Fuzzylogiccontroller的核心部分，输入输出点数的选择，其隶属度函数曲线模型，量化范围，以及模糊规则等。最后把fiseditor保存。关闭掉fiseditor以后要打开修改使用fuzzy文件名，要把整个系统连接成功要选择fiseditorfile下面的exportto