matlab模糊pid控制教程,基于Matlab的自适应模糊PID控制器的设计

文章编号:1005—7277( 2006) 03—0011—03 2006年第 28 卷第 3 期第 11 页电气传动自动化 ELECTRIC DRIVE AUTOMATION Vol.28, No.3 2006, 28( 3) :11～13 1 引言常规 PID 控制由于原理简单、使用方便、适用性好、具有很强的鲁棒性, 在工业过程控制中得到了广泛的应用, 但是 PID 控制需要建立被控对象精确的数学模型, 难以处理复杂的非线性控制系统。而模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的计算机数字控制算法, 该算法把人的经验转化为控制策略, 对那些时变的、非线性的、滞后的、高阶大惯性的被控对象, 具有良好的控制效果。本文将模糊控制和 PID 控制结合起来, 设计了一种新型的智能控制系统, 即模糊 PID 复合型控制系统, 并运用 Matlab 的模糊逻辑工具箱对其进行了仿真研究。 2 控制方案的选择常规数字 PID 控制算法的形式为: u( k) =Kp×e( k) +Ki× n i=0 !e( i) +Kd×[ e( k) -e( k-1)] ( 1) 式中 e( k) , u( k) 分别为 PID 控制器的输入和输出, Kp、Ki、Kd 分别为比例、积分和微分系数。常规 PID 控制只适用于线性控制系统, 且需要建立被控对象精确的数学模型。普通模糊控制器相当于 PD( 比例微分) 控制器, 对输入量的处理是离散的, 而且没有积分环节, 所以本身无法消除系统的稳态误差, 控制精度不高。模糊控制器将误差信号转化为论域上的整数值[ 1] , 即: a=int( kee* +0.5) ( 2) 其中: a 为误差转化到论域上的整数值; e* 为某一时刻输入的误差; ke 为误差量化因子; 当 a=0 时, 系统进入稳态, 此时有: int( kee* +0.5) =0, 即: e* <0.5/ke, ( 3) 设误差实际变化范围为{ -e, e}, 误差的模糊论域为{ -n, -n-1, ..., -1, 0, 1, ..., n-1, n}, 将量化因子ke=n/e 代入( 3) 式中, 有: e* <0.5e/n ( 4) 随着 n 值增加, 控制精度就会提高, 但是模糊语言值相应的增加就会导致控制规则更为复杂, 所以, 一般规范化的论域形式通常取 n=6, 此时有: 基于 Matlab 的自适应模糊 PID控制器的设计范子荣, 张友鹏 ( 兰州交通大学信息与电气工程学院, 甘肃兰州 730070) 摘要: 将 PID 控制与模糊控制的简便性、灵活性以及鲁棒性结合起来, 设计了一种自适应模糊 PID 控制器。该控制器可根据给定的偏差范围自动实现 PID 控制与模糊控制的切换。通过 Matlab 仿真表明, 该控制方法提高了非线性系统的动、静态特性, 使系统获得良好的性能。关键词: 模糊控制; PID; Matlab 中图法分类号: TP273+.2; TP273+.4 文献标识码:A Design of a self- adaptive fuzzy PID controller with Matlab FAN Zi- rong, ZHANG You- peng ( College of Information and Electrical Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China) Abstract: A se

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