基于某matlab地模糊自適應pid控制器仿真的研究

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1、實用標準文案《系統(tǒng)辨識與自適應控制》課程論文基于Matlab的模糊自適應PID控制器仿真研究學院：專業(yè)：姓名：學號：精彩文檔實用標準文案基于Matlab的模糊自適應PID控制器仿真研究摘　要：傳統(tǒng)PID在對象變化時，控制器的參數(shù)難以自動調整。將模糊控制與PID控制結合，利用模糊推理方法實現(xiàn)對PID參數(shù)的在線自整定。使控制器具有較好的自適應性。使用MATLAB對系統(tǒng)進行仿真，結果表明系統(tǒng)的動態(tài)性能得到了提高。關鍵詞:　模糊PID控制器；參數(shù)自整定；Matlab；自適應0引言在工業(yè)控制中，PID控制是工業(yè)控制中最常用的方法。

2、但是，它具有一定的局限性:當控制對象不同時，控制器的參數(shù)難以自動調整以適應外界環(huán)境的變化。為了使控制器具有較好的自適應性，實現(xiàn)控制器參數(shù)的自動調整，可以采用模糊控制理論的方法[1]模糊控制已成為智能自動化控制研究中最為活躍而富有成果的領域。其中，模糊PID控制技術扮演了十分重要的角色，并目仍將成為未來研究與應用的重點技術之一。到目前為止，現(xiàn)代控制理論在許多控制應用中獲得了大量成功的范例。然而在工業(yè)過程控制中，PID類型的控制技術仍然占有主導地位。雖然未來的控制技術應用領域會越來越寬廣、被控對象可以是越來越復雜，相應的控制

3、技術也會變得越來越精巧，但是以PID為原理的各種控制器將是過程控制中不可或缺的基本控制單元。本文將模糊控制和PID控制結合起來，應用模糊推理的方法實現(xiàn)對PID參數(shù)進行在線自整定，實現(xiàn)PID參數(shù)的最佳調整，設計出參數(shù)模糊自整定PID控制器，并進行了Matlab/Simulink仿真[2]。仿真結果表明，與常規(guī)PID控制系統(tǒng)相比，該設計獲得了更優(yōu)的魯棒性和動、靜態(tài)性及具有良好的自適應性。1PID控制系統(tǒng)概述PID控制器系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。將偏差的比例（KP）、積分(KI)和微分(KD)通過線性組合構成控制量，對被控對象進

4、行控制，KP、KI和KD3個參數(shù)的選取直接影響了控制效果。比例積分微分被控對象/圖1PID控制器系統(tǒng)原理框圖精彩文檔實用標準文案在經(jīng)典PID控制中，給定值與測量值進行比較，得出偏差e(t)，并依據(jù)偏差情況，給出控制作用u(t)。對連續(xù)時間類型，PID控制方程的標準形式為，(1)式中，u(t)為PID控制器的輸出，與執(zhí)行器的位置相對應；t為采樣時間；KP為控制器的比例增益；e(t)為PID控制器的偏差輸入，即給定值與測量值之差；TI為控制器的積分時間常數(shù)；TD為控制器的微分時間常數(shù)。離散PID控制的形式為（2）式中，u(k

5、)為第k次采樣時控制器的輸出;k為采樣序號，k=0,1.2…;e(k)為第k次采樣時的偏差值;T為采樣周期;e(k-1)為第(k-1)次采樣時的偏差值。離散PID控制算法有如下3類:位置算法、增量算法和速度算法。增量算法為相鄰量詞采樣時刻所計算的位置之差，即（3）式中，，。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度、超調量和穩(wěn)態(tài)精度等方面來考慮，KP、KI、KD對系統(tǒng)的作用如下。（1）系數(shù)KP的作用是加快系統(tǒng)的響應速度，提高系統(tǒng)的調節(jié)精度。KP越大，系統(tǒng)的響應速度越快，系統(tǒng)的調節(jié)精度越高，但易產(chǎn)生超調，甚至導致系統(tǒng)不穩(wěn)定、KP過小，則會降

6、低調節(jié)精度，使響應速度緩慢，從而延長調節(jié)時間，使系統(tǒng)靜態(tài)、動態(tài)特性變壞。(2)積分系數(shù)KI的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。KI越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差消除越快，但KI過大，在響應過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應過程的較大超調;若KI過小，將使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調節(jié)精度。(3)微分作用系數(shù)KD的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。其作用要是能反應偏差信號的變化精彩文檔實用標準文案趨勢，并能在偏差信號值變的太大之前，在系統(tǒng)引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調節(jié)時間。KP、KI、K,D與系統(tǒng)時間域性

7、能指標之間的關系如表1所示。參數(shù)名稱上升時間超調亮過渡過程時間靜態(tài)誤差KP減少增大微小變化減少KI減少增大增大消除KD微小變化減小減小微小變化表1KP、KI、K,D與系統(tǒng)時間域性能指標之間的關系2模糊自適應PID控制系統(tǒng)模糊控制通過模糊邏輯和近似推理方法，讓計算機把人的經(jīng)驗形式化、模型化，根據(jù)所取得的語言控制規(guī)則進行模糊推理，給出模糊輸出判決，并將其轉化為精確量，作為饋送到被控對象(或過程)的控制作用。模糊控制表是模糊控制算法在計算機中的表達方式，它是根據(jù)輸入輸出的個數(shù)、隸屬函數(shù)及控制規(guī)則等決定的。日的是把人工操作控制過

8、程表達成計算機能夠接受，并便于計算的形式。模糊控制規(guī)則一般具有如下形式:If{e=Aiandec=Bi}thenu=Ci,i=1,2…,其中e,ec和u分別為誤差變化和控制量的語言變量，而Ai、Bi、Ci為其相應論域上的語言值。應用模糊推理的方法可實現(xiàn)對PID參數(shù)進行在線自整定，設計出參數(shù)模糊自整定PID控制器。仿真