簡(jiǎn)化的模糊pid控制器研究

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1、簡(jiǎn)化的模糊PID控制器研究簡(jiǎn)化的模糊PID控制器研究王子謙,等簡(jiǎn)化的模糊PID控制器研究StudyontheSimplifiedFuzzy—PIDController互手撩鑄履中2(天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,天津300191;天津大學(xué)化工學(xué)院工業(yè)結(jié)晶研究開發(fā)中心,天津3ooo72)摘要:為了克服常規(guī)PID控制器的缺點(diǎn).提出了一種簡(jiǎn)化的模糊PID控制策略.首先利用擴(kuò)充臨界比例帶法將PID公式簡(jiǎn)化為只有一個(gè)控制參數(shù),然后通過模糊控制規(guī)則和模糊推理確定一張模糊控制表.在實(shí)時(shí)控制中通過查詢模糊控制表,在線調(diào)節(jié)參數(shù)和,可以提高PID控制算法的適應(yīng)性和魯棒性.對(duì)比仿

2、真試驗(yàn)的結(jié)果表明,簡(jiǎn)化的模糊PID控制器的控制性能明顯優(yōu)于常規(guī)PID控制器.關(guān)鍵詞:控制器自適應(yīng)魯棒性中國(guó)分類號(hào):TP237+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAbstract:InordertOovercometheshortcomingsofconventionalPIDcontroller.asimplifiedfuzzyPIDcontrollerisproposed.First.thePIDfor-mulawassimplifiedtooneparameterbyadoptingexpandedcriticalproportionalband.thenafuzzy

3、controltablewagdesignedbyusingfuzzycontrolruleandfuzzyinferencetheory.Throughadjustingtheparameteronlinewithqueryingthefuzzycontroltable.flexibilityandrobustnessofthePIDcontrolalgorithmcanbeenhanced.Incomparisonwithsimulationexperiments.theresultsshowthattheperformanceofthesimpli

4、fiedfuzzyP1DcontrollerisbetterthanthatoftheconventionalPIDcontrollerKeywords:ControllerSelf-adaptiveRobustness0引言在工程上,因?yàn)镻ID控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能滿足大量工業(yè)過程的要求,魯棒性較強(qiáng)等特點(diǎn),所以仍然是應(yīng)用最廣泛的控制算法.但常規(guī)PID控制器單純依靠一組離線整定的PID控制參數(shù),不具有在線自調(diào)整功能,在工況發(fā)生變化時(shí)就難以獲得滿意的控制效果.為了克服常規(guī)PID調(diào)節(jié)器的不足,提高其性能,人們進(jìn)行了廣泛的研究,提出了許多PID的自適應(yīng)調(diào)整方案,

5、其中采用模糊技術(shù)與PID結(jié)合構(gòu)成模糊PID是常用的控制方法之一,其基本原理是在普通PID控制器的基礎(chǔ)上加一個(gè)模糊控制環(huán)節(jié),根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)在線分別調(diào)節(jié)PID的3個(gè)參數(shù).這種方法模糊推理規(guī)則過于復(fù)雜,所表達(dá)的專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)往往是粗略和不全面的.本文將提出一種簡(jiǎn)化的模糊PID控制策略,控制算法首先利用擴(kuò)充臨界比例帶法H將PID公式簡(jiǎn)化為只有一個(gè)控制參數(shù),然后通過模糊控制規(guī)則和模糊推理確定一張模糊控制表,在實(shí)時(shí)控制中通過對(duì)模糊控制表的查詢?cè)诰€調(diào)節(jié),從而使PID控制算法具有在線自適應(yīng)功能,克服了被控過程變化對(duì)控制效果的影響.=[(+魯+魯)一(+2魯)×e(一1

6、)+e(一2)I(1)擴(kuò)充臨界比例帶法是一種基于系統(tǒng)臨界振蕩參數(shù)的閉環(huán)整定法,用來整定離散PID算式中的(采樣周期),,和7TD.具體整定步驟如下:①選擇一個(gè)足夠短的采樣周期一般說,710應(yīng)小于對(duì)象純遲延時(shí)間7的1/10;②令控制系統(tǒng)為純比例控制,逐漸加大比例增益K,使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩.此時(shí)的比例增益為臨界比例增益,振蕩周期稱為I臨界振蕩周期;③選擇控制度.控制度以模擬調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ),定量衡量DDC(直接數(shù)字控制)與模擬調(diào)節(jié)器對(duì)同一對(duì)象的控制效果.控制效果的評(píng)價(jià)函數(shù)通常采用誤差平方積分(/SE=e(t)dt),則塒1minfe(t)dtl控制度=——_——

7、÷【minJ.e()dtJ(2)min(俗E)DDc1利用擴(kuò)充臨界比例帶法簡(jiǎn)化咖公式式中:下標(biāo)..c和AmNAin(分IS別E)表A~4示A直接數(shù)字控制和模離散PID控制的增量形式為擬調(diào)節(jié)器控制.4PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVo1.27No.4April2006簡(jiǎn)化的模糊PID控制器研究王子謙.等DDC系統(tǒng)的控制品質(zhì)要低于模擬系統(tǒng)的控制品質(zhì),即控制度總是大于1,且控制度越大,相應(yīng)的DDC系統(tǒng)控制品質(zhì)越差.從提高DDC系統(tǒng)控制品質(zhì)出發(fā),控制度可選得小些,但就系統(tǒng)的穩(wěn)定性看,控制度宜選大些:④根據(jù)選定的控制度,查表1并計(jì)

8、算,K,和的值;⑤按求得的參數(shù)值在DDC系統(tǒng)中運(yùn)行,并觀察控制效果.如果系統(tǒng)穩(wěn)定