自適應(yīng)模糊pid控制器的設(shè)計(jì)與仿真

《自適應(yīng)模糊pid控制器的設(shè)計(jì)與仿真》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真學(xué)生姓名*******學(xué)號(hào)*******院系*******專(zhuān)業(yè)電氣工程與自動(dòng)化指導(dǎo)教師*******二Ｏ一一年五月二十五日29目錄1引言11.1PID簡(jiǎn)介11.2模糊控制簡(jiǎn)介11.3本文研究的目的和意義21.4本文的內(nèi)容與安排32國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀33MATLAB工具箱簡(jiǎn)介43.1MATLAB系統(tǒng)的應(yīng)用43.2Simlulink工具箱43.3模糊邏輯工具箱53.4MATLAB環(huán)境下的SIMULINK的應(yīng)用53.4.1MATLAB環(huán)境中啟動(dòng)SIMULINK的方法

2、53.4.2打開(kāi)SIMULINK模型窗口的方法53.4.3SIMULINK仿真基本步驟54自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)64.1自適應(yīng)模糊PID控制器的性能要求64.2PID控制的理論基礎(chǔ)64.3模糊控制原理94.4模糊PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理104.5PID控制器參數(shù)自整定原則104.6各變量隸屬度函數(shù)的確定11294.7建立模糊規(guī)則表135利用MATLAB對(duì)模糊PID控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真185.1建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真框圖185.2仿真結(jié)果分析196結(jié)論22參考文獻(xiàn)23ABSTRACT24致謝25附錄2629自適

3、應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真0摘要：本文在參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制器的基礎(chǔ)上，利用模糊推理的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)PID參數(shù)的在線自動(dòng)整定，并且在MATLAB軟件下將該控制器在某系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，仿真結(jié)果表明，參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制能使系統(tǒng)達(dá)到滿(mǎn)意的控制效果，對(duì)進(jìn)一步應(yīng)用研究具有較大的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)；PID控制器；模糊PID；MATLAB仿真1引言1.1PID簡(jiǎn)介PID，（ProportionalIntegralDerivative）控制是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛深入的控制方法。多數(shù)控制回路都是應(yīng)用

4、該方法或在其基礎(chǔ)上進(jìn)行較小的變形來(lái)控制。PID調(diào)節(jié)器及其改進(jìn)型是工業(yè)控制中最常見(jiàn)的控制器。雖然從20世紀(jì)初PID控制誕生以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)飛速發(fā)展，控制理論與控制技術(shù)取得了令人矚目的成就，一些先進(jìn)控制策略不斷推出，但其基礎(chǔ)的PID控制器以其結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單，對(duì)模型誤差具有魯棒性以及易于操作等特點(diǎn)，在大多數(shù)控制過(guò)程中能夠獲得令人滿(mǎn)意的控制性能，因此仍被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、輕工和機(jī)械等工業(yè)控制中?！疤卣鹘！崩碚揫4]的提出，第一次從理論上有力地論證了PID控制器得以廣泛應(yīng)用的理論依據(jù)，并且指出了P

5、ID控制器所具有的獨(dú)特的優(yōu)越性，它將是復(fù)雜系統(tǒng)智能控制的最基本最基礎(chǔ)的一個(gè)子控制單元。傳統(tǒng)PID的主要缺陷包括：（1）當(dāng)自整定要以模型為基礎(chǔ)，為了PID參數(shù)的重新整定在線尋找和保持好過(guò)程模型是較難的。閉環(huán)工作時(shí)，要求在過(guò)程中插入一個(gè)測(cè)試信號(hào)。這個(gè)方法會(huì)引起擾動(dòng)，所以基于模型的PID參數(shù)自整定在工業(yè)應(yīng)用不是太好。(2)如果自整定是基于控制律的，經(jīng)常難以把由負(fù)載干擾引起的影響和過(guò)程動(dòng)態(tài)特性變化引起的影響區(qū)分開(kāi)來(lái)，因此受到干擾的影響控制器會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，產(chǎn)生一個(gè)不必要的自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。另外，由于基于控制律的系統(tǒng)沒(méi)有成熟

6、的穩(wěn)定性分析方法，參數(shù)整定可靠與否存在很多問(wèn)題。因此，許多自身整定參數(shù)的PID控制器經(jīng)常工作在自動(dòng)整定模式而不是連續(xù)的自身整定模式。自動(dòng)整定通常是指根據(jù)開(kāi)環(huán)狀態(tài)確定的簡(jiǎn)單過(guò)程模型自動(dòng)計(jì)算PID參數(shù)。(3)PID在控制非線性、時(shí)變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復(fù)雜過(guò)程時(shí)，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制復(fù)雜過(guò)程，無(wú)論怎么調(diào)參數(shù)都沒(méi)用。如此廣泛應(yīng)用的PID控制器但同時(shí)又有如此多的控制器因?yàn)榭刂破鞅旧碓O(shè)計(jì)的局限,未能達(dá)到用戶(hù)要求，這給控制理論研究和控制理論應(yīng)用于實(shí)際帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。2

7、91.2模糊控制簡(jiǎn)介模糊控制是建立在人工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。對(duì)于一個(gè)熟練的操作人員，他往往憑借豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策來(lái)的控制一個(gè)復(fù)雜過(guò)程。若能將這些熟練操作員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)和描述，并用語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，就會(huì)得到一種定性的、不精確的控制規(guī)則。如果用模糊數(shù)字將其定量化，就轉(zhuǎn)化為模糊控制算法，從而形成模糊控制理論。模糊控制尚無(wú)統(tǒng)一的定義。從廣義上，可將模糊控制定義為：“以模糊集合理論、模糊語(yǔ)言變量及模糊推理為基礎(chǔ)的一類(lèi)控制方法”，或定義為：“采用模糊集合理論和模糊邏輯，并同傳統(tǒng)的控制理論相結(jié)合，模擬人的思維方

8、式，對(duì)難以建立數(shù)學(xué)模型的對(duì)象實(shí)施的一種控制方法”。模糊控制具有一些明顯的特點(diǎn)：(1)模糊控制不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。模糊控制是以人對(duì)被控對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)而設(shè)計(jì)的控制器，故無(wú)需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。(2)模糊控制是一種反映人類(lèi)智慧的智能控制方法。模糊控制采用人類(lèi)思維中的模糊量，如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等，控制量由模糊推理導(dǎo)出。這些模糊量和模糊推理是人類(lèi)智能活動(dòng)的體現(xiàn)。(3)模糊控制易于被人們接受。模糊控制