粗糙PID控制器的研究

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1、西安科技大學碩士學位論文粗糙PID控制器的研究姓名：段堪麗申請學位級別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導教師：高赟@論文題目：粗糙PID控制器的研究專業(yè)：控制理論與控制工程碩士生：段堪麗（簽名）指導教師：高赟（簽名）摘要PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點，至今仍廣泛應用于工業(yè)過程控制中。但是，PID控制的缺點是不適用于有大滯后、時變、非線性的控制對象。粗糙集理論作為一種知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)分析的新方法，可以處理不精確、不一致與不完整等各種不完備的數(shù)據(jù)，利用它可以從數(shù)據(jù)中獲取有用的

2、知識。利用粗糙集理論可以從數(shù)據(jù)集中提取規(guī)則集，不需要先驗信息等優(yōu)點設計的粗糙控制器已經(jīng)應用于工業(yè)控制中。然而，粗糙控制往往不夠精細，影響了它的實際應用。針對以上問題的存在，本文將粗糙控制和PID控制的優(yōu)點相結合研究一種基于粗糙集理論和PID控制的控制器，一方面可以改善粗糙集控制的缺陷，另一方面可以彌補PID控制對復雜對象控制的不足。本文介紹了智能PID控制和粗糙控制的概念、特點及其發(fā)展現(xiàn)狀；接著介紹了基于粗糙集理論的知識獲取方法、PID控制及其參數(shù)整定算法；基于上述知識，研究粗糙PID控制器的設計方法。設計關鍵是如何從

3、PID控制行為的數(shù)據(jù)樣本中提取相應的決策表（規(guī)則集）。具體設計思路為：應用外部測試信號激勵系統(tǒng)來獲取數(shù)據(jù)；應用粗糙集理論從輸入輸出數(shù)據(jù)中通過學習構建比例控制規(guī)則庫和積分控制規(guī)則庫并通過兩個參數(shù)聯(lián)系起來形成粗糙PID控制規(guī)則庫；設計基于規(guī)則的控制器對被控對象進行控制。將PID控制、粗糙控制、粗糙PID控制通過EFPT型過程控制實驗裝置構建的單容水箱系統(tǒng)進行實際的液位控制實驗，并用研華工控機IPC-610和PCL-812PG采集卡對系統(tǒng)通信和編程，實現(xiàn)對系統(tǒng)中的液位的自動控制。通過試驗結果表明，與PID控制器和粗糙控制器相

4、比，粗糙PID控制器獲得了較好的運行效果。關鍵詞：粗糙集理論；PID控制；粗糙PID控制器研究類型：應用研究Subject:ResearchofRoughPIDControllerSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringName:DuanKanLi（Signature）Instructor:GAOYun（Signature）ABSTRACTAsoneoftheearlycontrolstrategies,PIDcontrolhasmanyadvantages,suchas

5、itssimplealgorithm,strongrobustness,highreliabilityetc.ThusmakesPIDcontrolstillbeusedwidelyinindustrialcontrol.However,PIDcontrolhasadisadvantagethatitisnotapplicableforacontrolobjectwhichhaslargetimedelayortime-varying.Itisalsounfitforanonlinearcontrolobject..R

6、oughsettheoryisakindofnewmathematicaltoolofsoftcomputing.SomeusefulknowledgecanbeextractedfromadatasampleapplyingRST.Roughcontrollerhasalreadybecomeanewresearchdirectionforindustrialcontrol.Becauseithasautomaticextractioncontrolrules;whichisnotneedapriorinformat

7、ion.However,theroughsetcontrolisnotsubtle,theprecisionofthemodelisimpressionable,sothepracticalapplicationoftheroughsetcontrolisaffected.Accordingtotheabovespecification,thecontrollerbasedontheroughsetcontrolandPIDcontrolisintroducedinthisthesis.Ontheonehandthec

8、ombinationofPIDcontrolandroughsetcontrolcanimprovethecontrolofdefectsinroughset,Ontheotherhand,thecomingofroughsetcontrolremediestheshortageofPIDcontrolforcomplexobje