模糊PID控制器的设计及其仿真

模糊PID控制器的设计及其仿真摘要:对非线性大滞后等特殊的系统，存在常规PID控制器控制效果不甚理想的问题，为此结合模糊控制和常规PID控制二者的优点提出了模糊PID(Fuzzy一PID)控制方法。首先建立模糊规则、进行模糊推理，确定PID控制器的参数，再由PID控制器直接控制对象，实现实时控制的目的。将所设计的模糊PID控制器应用于具有大时滞对大惯性的皮革温度收缩测定仪温度控制系统检测其性能，计算机仿真试验结果表明:Fuzzy一PID控制器与常规PID控制器相比较，确实提高了仪器温度控制系统的自适应能力和替棒性，改善了系统的动态性能和静态性能，能使非线性、大滞后等特殊的系统达到了良好的控制效果。关键词:模糊控制;动态性能;静态性能;计算机仿真常规的PID控制器，则存在系统抗干扰能力差，控制参数选择困难，超调量大等问题，控制系统很难达到理想的控制效果。若选择单独的模糊控制，虽然可以避免常规PID算法的一些不足，但依旧存在静态误差，控制效果不甚理想等缺陷。近年来，将智能控制算法应用于各种复杂的控制系统中引起了人们的广泛关注，特别是将模糊控制和常规PID控制二者的优点相结合所构成的Fuzzy一PID控制系统成为目前较为先进的一种控制系统。Fuzzy一PID控制克服了常规PID控制与模糊控制单独控制时存在的不足，它能使系统实现较高的控制准确度和较强的自适应性、鲁棒性。同时又很大程度上提高了系统的灵活性，改善了系统的动态性能和静态性能.从而获得了良好的控制效果。2Fuzzy一Pm控制器的设计2.1Fuzzy一P)D控制器结构常规PID控制器只能利用一组固定参数进行在线控制，这些参数不能兼顾动态性能和静态性能、设定值和抑制扰动之间的协调。为此，控制系统引人模糊控制，在常规PID控制器初值的基础上通过对其参数进行在线修改，以满足不同误差e和误差变化率ec对控制参数的不同要求，可使被控对象有良好的动、静态性能。Fuzzy一PID控制器由常规PID控制器和模糊控制器两部分组成，其控制原理框图(图I)所示，其设计思想是:首先，将控制量的误差e和误差变化率ec作为二维模糊控制器的输人变量，进行模糊化处理;其后，在模糊控制器内，对模糊化后的偏差e和偏差变化率ec进行模糊逻辑决策(其依据是模糊控制规则)，应用模糊推理算法和解模糊化一重心法，进行数据处理;最后从模糊控制输出PID控制器的3个输入参数△k;,}气、Dkd，进行在线控制。通过模糊控制器对PID控制器的参数进行在线调整，以满足不同时刻偏差e和偏差变化率e。对PID控制器的参数自整定的要求，在该系统中，模糊控制器是设计的核心。