基金颁发部门：国家863计划；项目名称：基于直线倒立摆的PID控制系统设计及实现

；项目编号：2006AA040600

基于Matlab的模糊PID控制器的设计和仿真

赵永娟1 孙华东2

(中北大学，机械工程与自动化学院1， 理学院2 山西 太原 030051) 摘要：本文以误差和误差变化率为输入，利用模糊推理的方法实现了对PID参数的在线自动整定，并且在MATLAB环境下对该控制器进行了设计和仿真。从仿真结果可以看出，参数自整定模糊PID控制器控制效果优于传统PID控制器，提高了系统的动静态性能。这种混合系统把PID控制的简便性与Fuzzy控制的灵活性以及鲁棒性融为一体，发挥了传统控制与Fuzzy 控制的各自长处，具有较强的实际意义，对进一步应用研究具有较大的参考价值。

关键词：自整定，PID控制器，模糊PID，MATLAB,仿真

中国分类号：TP273.4 文献表示码：A

Design and Simulation of A Fuzzy PID Controller Based on Matlab

Zhao Yongjuan1Sun Huadong2

(1.College of Mechanical Engineering & Automatization ,2.College of Science,North University of China,Taiyuan 030051,Shanxi,China)

Abstract: In this paper, error and error change are taken as inputs, a fuzzy inference method is utilized to realize automatic regulating PID parameters, and the controller is designed and simulated with MATLAB. The result of simulation indicates that fuzzy PID controller with self-adjusting parameters is superior to traditional PID controller and it can improve the dynamic and static properties of the control system .This mixing system combines with convenience of PID control and flexibleness and robustness of fuzzy control. It makes good use of respective advantages of traditional control and fuzzy control, and has a strong practical significance and a high reference value for further applications.

Keywords: Self-tuning, PID controller, Fuzzy PID, MATLAB, Simulation

1引言

PID控制由于其算法简单、鲁棒性好及可靠性高，被广泛应用于过程控制和运动控制中。然而在生产现场中，由于常规PID参数整定方法繁杂，其参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的整定性差。采用模糊推理的方法实现PID参数K P、K I 和K D的在线自整定，不仅保持了常规PID控制系统原理简单、使用方便、鲁棒性较强等优点，而且具有更大的灵活性、整定性、控制精度更好，是目前较为先进的一种控制系统。采用 MATLAB对模糊自整定PID参数控制系统进行计算机仿真可快速方便地实现多种规则和参数的准确仿真效果，极大地提高模糊自整定PID参数控制系统设计的效率和准确性。

2参数自整定模糊PID控制器的设计

模糊控制系统结构

参数自整定模糊PID控制器的系统结构主要由参数可调PID和模糊控制系统两部分构成，其结构如图1所示