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1、第30卷第2期探測(cè)與控制學(xué)報(bào)Vol130No122008年4月JournalofDetection&ControlApr12008基于MATLAB的自整定模糊PID控制系統(tǒng)王轔,張科(西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院,陜西西安710072)摘要:針對(duì)常規(guī)PID控制器參數(shù)整定不良、適應(yīng)性差、控制精度不理想的現(xiàn)狀,提出了動(dòng)態(tài)過(guò)程中參數(shù)自動(dòng)整定的模糊PID控制系統(tǒng)。并利用MATLAB的SUMLINK工具箱,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真,仿真試驗(yàn)結(jié)果表明模糊PID控制魯棒性好、控制精度提高。關(guān)鍵詞:模糊PID控制;仿真;MATLAB;SUMLINK中圖分類(lèi)號(hào):TP273.2文獻(xiàn)標(biāo)志
2、碼:A文章編號(hào):100821194(2008)0220073204FuzzyPDIControlSystemBasedonMATLABWANGLin,ZHANGKe(CollegeofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract:AimingattheactualityproblemofroutinePIDcontrol,therelationbetweenfuzzyPIDcontrolparam2eterswasanalyzed,theadj
3、ustmentofPIDparametersinadynamicprocesswasdesignedtoimprovetheadapta2bilityandthecontrolaccuracy,andsystemsimulationwasconductedbyusingtheSUMLINKtoolboxofMAT2LAB.SimulationresultsindicatesthatfuzzyPIDcontrolhavegoodrobustnessandaccuracy.Keywords:fuzzyPIDcontrol;simulation;MATL
4、AB;SUMLINK0引言模糊自適應(yīng)PID控制器以誤差e(k)和誤差變PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一,由化率ec(k)作為輸入,可以滿足不同時(shí)刻的e(k)和于其算法簡(jiǎn)單,魯棒性好和可靠性高,被廣泛應(yīng)用于ec(k)對(duì)PID參數(shù)自整定的要求。利用模糊控制規(guī)工業(yè)過(guò)程控制,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的則在線對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改,便構(gòu)成了模糊自適應(yīng)[1]確定性控制系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中,由于受到參PID控制器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)整定方法煩雜的困擾,常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良,性能欠佳,對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性差。而模糊控制不依賴于工業(yè)對(duì)象模型,它
5、不是用數(shù)值變量而是用語(yǔ)言變量來(lái)描述系統(tǒng)特征,并依據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)信息和模糊控制規(guī)則進(jìn)行推理以獲得合適的控制量,因而具有較強(qiáng)的魯棒性,但控制精度卻不太理圖1自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖想。本文將模糊控制和PID控制結(jié)合起來(lái),構(gòu)建自適應(yīng)模糊PID控制器,提出了一種利用模糊邏輯對(duì)PID參數(shù)模糊自整定是找出PID三個(gè)參數(shù)與誤PID控制器進(jìn)行在線自調(diào)整的方法。差e(k)和誤差變化率ec(k)之間的模糊關(guān)系,在運(yùn)行中通過(guò)不斷檢測(cè)e(k)和ec(k),根據(jù)模糊控制原理1模糊自適應(yīng)PID控制結(jié)構(gòu)對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改,以滿足不同e(k)和ec(k)3收稿日期:200
6、7211205修回日期:2008201218基金項(xiàng)目:航空科學(xué)基金項(xiàng)目資助(20070153005)作者簡(jiǎn)介:王轔(1980-),女,江蘇徐州人,碩士研究生,研究方向:系統(tǒng)辨識(shí),景象匹配。?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net74探測(cè)與控制學(xué)報(bào)對(duì)控制參數(shù)的不同要求,而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等方面來(lái)考慮,KP、KI和KD的作用如下:(1)比例系數(shù)KP的作
7、用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。KP越大,系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快,系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高,但易產(chǎn)生超調(diào),甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。KP取值過(guò)小,則會(huì)降低調(diào)節(jié)精度,使響應(yīng)速度緩慢,從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間,使系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性變壞。(2)積分作用系數(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(guò)大,在響應(yīng)過(guò)程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象,從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)。若KI過(guò)小,將使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差難以消除,影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。(3)微分作用系數(shù)KD的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。其作用主要是能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)。并能在偏差信號(hào)值變得太大之前
8、,在系統(tǒng)引入一個(gè)圖2隸屬函數(shù)曲線圖有效的早期修正信號(hào),從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度,減少調(diào)節(jié)時(shí)間。(3)模糊控制規(guī)則的語(yǔ)言描述P
