P-模糊-PI滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

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1、第4期總第２38期農(nóng)業(yè)科技與裝備Ｎｏ．4ＴｏｔａｌＮｏ．２38２０１4年4月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔApr．２０１4P-模糊-PI滑?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)1223王超，任捷，孫哲，徐妍（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司物資分公司，沈陽(yáng)110004；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽(yáng)供電公司，沈陽(yáng)110811；3.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司，遼寧鐵嶺112000）摘要：針對(duì)PID控制器難以解決非線性、時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)和模型不清楚系統(tǒng)的控制問(wèn)題，利用模糊控制器能簡(jiǎn)單而有效地控制復(fù)雜的或模型不清楚的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種具有PID和模糊控制優(yōu)點(diǎn)的P-

2、模糊-PID滑?？刂葡到y(tǒng)，并將其應(yīng)用于某溫度被控對(duì)象。通過(guò)進(jìn)行系統(tǒng)仿真并分析仿真結(jié)果，說(shuō)明所設(shè)計(jì)的滑模控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性。關(guān)鍵詞：滑模控制；P-模糊-PI；控制器；設(shè)計(jì)；仿真中圖分類(lèi)號(hào)：TM714.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：1674-1161（2014）０4-0037-03常規(guī)PID控制器是過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛、最基P本的一種控制器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高
rt()et()ut()yt()的特點(diǎn)，其對(duì)線性定常系統(tǒng)的控制是非常有效的，一般都能得到比較滿意的控制效果。簡(jiǎn)單的PD模糊控PI制器由于不具有積分作用，在控制系統(tǒng)中很難消除靜態(tài)偏差，而且在變量分

3、級(jí)不夠多的情況下，常常在平衡點(diǎn)附近會(huì)有小的振蕩現(xiàn)象；但其對(duì)復(fù)雜的和模型不圖1P-模糊-PI控制系統(tǒng)原理框圖Figure1FunctionalblockdiagramofP-Fuzzy-PIcontrol清楚的系統(tǒng)卻能進(jìn)行簡(jiǎn)單而有效的控制。將這兩種控system制方法結(jié)合起來(lái)，就可以構(gòu)成兼有這兩者優(yōu)點(diǎn)的P-模糊-PID滑?？刂葡到y(tǒng)。系統(tǒng)中：當(dāng)│e│≥EP時(shí)，系統(tǒng)采用P（比例）控制；1P-模糊-PI控制系統(tǒng)原理當(dāng)ZE≤│e│＜EP時(shí)，系統(tǒng)采用模糊控制；當(dāng)│e│＜ZE時(shí)，系統(tǒng)采用PI（比例積分）控制。要提高基本模糊控制系統(tǒng)的精度和跟蹤性能，就必須對(duì)語(yǔ)言變量取較多的語(yǔ)言值，即分檔越細(xì)、性能2模糊控

4、制器設(shè)計(jì)越好，但同時(shí)帶來(lái)的缺點(diǎn)是規(guī)則數(shù)和系統(tǒng)的計(jì)算量也2.1確定控制方案大大增加，以致模糊控制規(guī)則表也更難制定，調(diào)試更設(shè)被控對(duì)象為某溫度控制的加熱爐，其參考廣義加困難，或者不能滿足實(shí)時(shí)控制的要求。傳遞函數(shù)為G（s）=125（即將加熱裝置和加熱爐100s+1解決這個(gè)矛盾的方法之一就是在論域內(nèi)用不同看作一個(gè)整體），對(duì)象輸入控制信號(hào)為0～5V，給定值的控制方式分段實(shí)行控制。當(dāng)偏差大于某一個(gè)閥值為階躍信號(hào)400℃。被控對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線如圖2時(shí)，用比例控制，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，加快響應(yīng)過(guò)所示。程；當(dāng)偏差小于閥值時(shí)，切換到模糊控制，以提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種采用多模態(tài)分段控制方案的系統(tǒng)，在由的阻尼性能，減

5、小響應(yīng)過(guò)程的超調(diào)。這樣就綜合了比P控制切換到模糊控制時(shí)的閥值EP=│e│=100℃；例控制和模糊控制的優(yōu)點(diǎn)。在此方法中，模糊控制的由模糊PID控制切換到PI控制的閥值為ZE=│e│=論域僅是整個(gè)論域的一部分，這就相當(dāng)于模糊控制論10℃。域被壓縮，即等效于語(yǔ)言變量的語(yǔ)言值分檔數(shù)增加，2.2模糊PID控制器設(shè)計(jì)提高了靈敏度和系統(tǒng)精度。由此可采用一種多模態(tài)分2.2.1輸入、輸出變量隸屬函數(shù)選擇設(shè)計(jì)的模糊控制器段控制算法來(lái)綜合比例、模糊和比例積分控制的長(zhǎng)采用所謂“標(biāo)準(zhǔn)”形式，即二輸入、一輸出變量模糊集處，提出P-模糊-PID控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有較快論域均為[-6，6]，采用常用的三角形隸屬函數(shù)。

6、的響應(yīng)速度和抗參數(shù)變化的魯棒性，系統(tǒng)控制框圖如2.2.2偏差e（t）的論域及增益系數(shù)Ke值選擇確定模糊圖1所示?？刂破鬏斎胱兞康恼撚蛐枰鶕?jù)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為溫度控制系統(tǒng)偏差不超過(guò)20℃，所以確定偏差收稿日期：2014-02-17e（t）的論域?yàn)閇-20，20]，Ke的初選值為20·Ke=6，則作者簡(jiǎn)介：王超（1982—），男，工程師，從事農(nóng)業(yè)電氣化與自Ke=6/20=0.3。因此在設(shè)計(jì)中初步選定Ke=0.3。動(dòng)化方面的研究工作。38農(nóng)業(yè)科技與裝備２０１4年4月為e觶的最大值為2.23℃/S的20%，即2.23×0.2=0.45cct（()t）/()℃（℃/S）。則e觶的模糊集論域?yàn)閇

7、-0.45，0.45]℃/s。增益系

數(shù)Kc的初選值為0.45×Kc=6，則Kc=13.5。2.2.4模糊控制器輸出u(kT)論域及增益系數(shù)Ku的選擇由

ct()于模糊控制器采用增量輸出方式，輸出量為Δu(kT)，A論域?yàn)閇-6，6]，輸出穩(wěn)態(tài)值為400℃，則400×Ku=6，所
以Ku初選值約為0.02。2.2.5控制規(guī)則表的制定控制規(guī)則表的制定需要根據(jù)
專(zhuān)家的指導(dǎo)，滿足完備性與一致性的要