資源描述：
《模糊自適應(yīng)整定PID控制.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、模糊自適應(yīng)整定PID控制www.themegallery.comPID控制具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性能好、可靠性高等優(yōu)點,尤其適用于可建立精確數(shù)學模型的確定性控制系統(tǒng)。在控制理論和技術(shù)飛速發(fā)展的今天,工業(yè)過程控制領(lǐng)域仍有近90%的回路在應(yīng)用PID控制策略。PID控制中一個關(guān)鍵的問題便是PID參數(shù)的整定。但是，在實際的應(yīng)用中，大多數(shù)工業(yè)過程都不同程度地存在非線性、參數(shù)時變性和模型不確定性，因而，一般的PID控制無法實現(xiàn)對這樣的過程的精確控制。模糊控制對數(shù)學模型的依賴性弱，不需要建立過程的精確數(shù)學模型。因此，針對PID控制和模糊控制的各自特點，國內(nèi)外學者
2、分別采用不同的方法將模糊控制與PID控制相結(jié)合，研究出了多種模糊PID控制器。模糊自適應(yīng)整定PID控制的概念：用模糊數(shù)學的基本理論和方法，把規(guī)則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則以及有關(guān)信息(如評價指標、初始PID參數(shù)等)作為知識存入計算機知識庫中，然后計算機根據(jù)控制系統(tǒng)的實際響應(yīng)情況，運用模糊推理，自動實現(xiàn)對PID參數(shù)的最佳調(diào)整。PID控制器是一種線性控制器,它根據(jù)該定值r(t)與實際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差：PID的控制規(guī)律連續(xù)情況：式中,kp為比例系數(shù);TI為積分時間常數(shù);TD為微分時間常數(shù)離散情況：式中,ki=kp.T/T
3、I,kd=kp.T/TD,T采樣周期,k為采樣序號模糊自適應(yīng)PID控制器以誤差e和誤差變化ec作為輸入，可以滿足不同時刻的e和ec對PID參數(shù)自整定的要求。利用模糊規(guī)則在線對PID參數(shù)進行修改，便構(gòu)成了自適應(yīng)模糊PID控制器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示圖1自適應(yīng)模糊控制器結(jié)構(gòu)PID參數(shù)模糊自整定是找出PID3個參數(shù)與e和ec之間的模糊關(guān)系，在運行中通過不斷檢測e和ec，根據(jù)模糊控制原理對3個參數(shù)進行在線修改，以滿足不同e和ec是對控制參數(shù)的不同要求，而使對象有良好的動、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)精度等各方面來考慮，的作用如下：（1）
4、比例系數(shù)kp的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。（2）積分作用ki系數(shù)的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（3）微分作用kd系數(shù)的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，其作用主要是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進行提前預報。表1PID調(diào)節(jié)參數(shù)與系統(tǒng)時間域性能指標間的關(guān)系參數(shù)名稱上升時間超調(diào)量過渡過程時間靜態(tài)誤差Kp減小增大微小變化減小Ki減小增大增大消除Kd微小變化減小減小微小變化模糊控制器的設(shè)計1語言變量隸屬度函數(shù)的確定模糊控制器采用兩輸入三輸出的形式,以e和ec為輸入語言變量,以kp、ki和kd為輸出語言變量。在輸入語言變量的量化
5、域內(nèi)：取7個模糊子集{NBNMNSZPSPMPB}分別負大負中負小零正小正中正大。對應(yīng)誤差e和誤差變化率ec的大小量化7個等級,表示為{-3，-2，-1，0,1,2,3}采樣三角隸屬函數(shù)或者高斯隸屬函數(shù)，輸入的隸屬函數(shù)如圖2、3：圖2誤差的隸屬函數(shù)圖3誤差變化率的隸屬函數(shù)在輸出語言變量的量化域內(nèi)取7個模糊子集{NBNMNSZPSPMPB}分別負大負中負小零正小正中正大。kp,ki,kd的大小量化7個等級,區(qū)域以及隸屬函數(shù)的設(shè)置如圖4、5、6：采樣三角隸屬函數(shù)或者高斯隸屬函數(shù)：圖4kp的隸屬函數(shù)圖5ki的隸屬函數(shù)圖6kd的隸屬函數(shù)eecNBNMN
6、SZOPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMPSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB表2Kp的模糊規(guī)則表2建立模糊控制器的控制規(guī)則表eecNBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMNSZOZONMNBNBNMNSNSZOZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNMNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPBPMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB表
7、3Ki的模糊規(guī)則表eecNBNMNSZOPSPMPBNBPSNSNBNBNBNMPSNMPSNSNBNMNMNSZONSZONSNMNMNSNSZOZOZONSNSNSNSNSZOPSZOZOZOZOZOZOZOPMPBNSPSPSPSPSPBPBPBPMPMPMPSPSPB表4Kd的模糊控制規(guī)則表在線模糊推理機構(gòu),它可以根據(jù)系統(tǒng)誤差e及其導數(shù)值ec來調(diào)整PID控制器的3個參數(shù)kp,ki和kd該推理機構(gòu)可以完成如下的映射:其中E,EC,Kpf,Kif和Kdf分別是e,ec,kp,ki和kd的模糊值3模糊關(guān)系與模糊推理設(shè)模糊關(guān)系式中:Kx為Kpf
8、,Kif,Kdf。R的隸屬度函數(shù)為當誤差、誤差變化率分別取模糊集E、EC時,輸出控制量的變化Kx(Kpf,Kif,Kdf)模糊推理可得K的隸屬度函數(shù)為
