模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真研究

摘要：本文把MATLAB中的Fuzzy Toolbox和SIMULINK結(jié)合起來，討論了模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)與仿真問題，以實(shí)現(xiàn)PID控制器參數(shù)的自調(diào)整，提高系統(tǒng)控制的精度。仿真結(jié)果表明，模糊PID控制器明顯改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，使系統(tǒng)控制達(dá)到了滿意的效果，對(duì)系統(tǒng)控制和系統(tǒng)的調(diào)整具有一定理論價(jià)值。
關(guān)鍵詞：模糊PID控制器；SIMULINK；參數(shù)調(diào)整；仿真

0 引言
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多被控對(duì)象隨著負(fù)荷變化或干擾因素的影響，其對(duì)象特性參數(shù)或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，而且現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程往往都是時(shí)變、非線性、大時(shí)滯的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型往往難以獲得，經(jīng)典的PID控制方法遇到了難以克服的困難，而且在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，由于常規(guī)PID參數(shù)整定方法繁雜，其參數(shù)整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性差。
人們一直在尋求PID參數(shù)調(diào)整的自適應(yīng)技術(shù)，以適應(yīng)復(fù)雜的工況和高指標(biāo)的控制要求。隨著控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們利用人工智能的方法將操作經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制情況，計(jì)算機(jī)能根據(jù)工況和控制要求自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)PID的智能控制。本文將模糊控制與PID控制結(jié)合起來，構(gòu)造自適應(yīng)模糊PID控制器，實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的最佳調(diào)整，以增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)不確定因素的適應(yīng)性。

1 自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)
以常規(guī)PID控制為基礎(chǔ)，采用模糊推理理論，將被控制量的偏差e和偏差變化率ec作為二維模糊控制器的輸入變量，通過模糊控制器的輸出變量，利用模糊控制規(guī)則在線調(diào)整PID各參數(shù)，便構(gòu)成了自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)。自適應(yīng)模糊PID控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。