46模糊控制

模糊PID控制器的应用利用模糊PID控制器对双容水箱系统控制的应用第一部分—双容水箱的原理与模型第二部分—模糊PID控制器1.参数模糊自整定PID控制系统的结构2.PID参数整定原则3.模糊控制器的设计第三部分—在SIMULINK窗口中建立仿真模型第一部分：双容水箱的原理与模型双容水箱的数学模型选取双容水箱近似模型传递函数为40／(4s^2+9s+2)第二部分：PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。常规PID控制主要是控制具有确切模型的线性被控对象，而对于一些时变和非线性的系统，难以达到理想的控制效果。而模糊控制不依赖被控对象的精确数学模型，是在总结人工操作经验基础上实现自动控制的一种方法。1.参数模糊自整定PID控制系统的结构2.PID参数整定原则一般来说。PID控制器的结构和算法已经确定，控制品质的好坏主要取决于控制参数选择是否合理。根据系统在受控过程中对应不同的e和de，将PID控制参数Kp、Ki、Kd的整定原则归纳如下：KP、KI、KD的整定原则:1）当e较大时，应取较大的Kp和较小的Kd(以使系统响应加快)且使Ki=0(为避免较大的超调,故去掉积分作用)。2）当e中等时，应取较小的Kp(使系统响应具有较小的超调），适当的Ki和Kd(的取值对系统的影响较大）。3）当e较小时，应取较大的kp和ki(使系统响应良好的稳态性能),kd的取值要适当，以避免在平衡点附近出现振荡。3.模糊控制器的设计①输入输出变量的确立将偏差e和偏差变化率de作为模糊控制器的输入，PID控制器的三个参数Kp、Ki、Kd作为输出。②输入输出变量的模糊语言描述规定输入变量e和de的论域为：e，de=(3，一2，一l，0，1，2，3)，它们的模糊子集为：e，de={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其含义依次为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。规定输出变量Kp、Ki、Kd的论域为：Kp，Ki，Kd={0，1，2，3)，它们的模糊子集为：Kp，Ki，Kd={ZO，PS，PM，PB}，其含义依次为零、正小、正中、正大。③输入输出变量的隶属函数曲线分别如下图模糊控制器的设计④Kp、Ki、Kd模糊控制规则表(表1)根据控制规则表以ifthen的形式在模糊规则编辑器中输入控制规则，存盘建立一个PID．fis系统文件。第三部分：在SIMULINK窗口中建立仿真模型整体控制系统仿真模型如图7所示将该模糊PID控制器用于双容水箱控制系统中．输入信号为单位阶跃信号，仿真时间为10s。PID控制器与模糊控制器的结构图：封装后的复合控制器：仿真结果：如果被控对象取时变或非线性的传函模型，那么通过仿真对比可以看出：模糊PID控制器的控制作用是远远优于常规PID控制器的。谢谢大家！