组合模糊PID

组合模糊PID（通用3篇）

组合模糊PID 篇1

1 PID控制

(1) PID的理论可行性。常规的PID控制系统原理框图如图1所示。

由图1 可推出PID控制器中的r (t) , c (t) 和e (t) 三个量之间的关系式

e (t) 分别通过比例环节、积分环节和微分环节作用后, 再将三者进行线性组合, 就可构成控制量u (t) , 从而对被控制对象进行控制, 其连续形式为:

其中KP为比例系数、TI为积分时间常数、TD为微分时间常数。

通常情况下, 一个完整的PID控制器是由比例环节、积分环节和微分环节三个环节构成。比例调节实时地对系统中的实际值与给定值之间的偏差e (t) 作出反应, 可有针对性减小偏差;积分调节主要用于消除静态误差;微分调节用于反应系统偏差的瞬时变化趋势, 可以有效改善系统的动态性能。

2 模糊PID控制

(1) 模糊控制的基本原理。模糊控制是一种基于模糊逻辑的算法, 其原理是, 在控制过程中, 对被控对象的状态进行模糊化, 变为用人类语言描述的模糊量, 之后根据实际控制经验制定的语言控制规则, 再通过模糊推理, 得到输出控制量的模糊值, 最后在解模糊化模块中将控制量的模糊值转换为执行器能够执行的精确控制量, 在控制中发挥作用。

模糊控制器由模糊化模块、知识库、模糊推理模块、解模糊化模块4 个部分组成。

(2) 模糊自整定PID控制。模糊控制具有2 个极明显的优点:首先模糊控制可以依靠人们在生产实践中的控制经验, 这种情况下完成控制任务就不用去建立被控对象的精确模型;其次, 模糊控制的稳定性强, 响应速度快、超调量小, 适用于控制具有滞后性的系统。其缺点也是显而易见的, 总结模糊控制规则比较困难, 一旦规则建立不能在线更改, 另外由于模糊控制器没有积分环节, 因此稳态精度不高。

因此, 采用模糊控制和传统的PID控制相结合, 运用模糊自整定PID参数的方法进行优势互补, 从而快速、精确地完成控制任务。模糊控制器根据输入量e和ec进行模糊推理, 输出精确的PID控制参数KP、KI和KD, 再由PID控制器对温室温度进行控制。

3 模糊PID控制在温控中的效果

试验中分别采取常规PID控制和模糊自整定PID控制两种方法, 并分别记录下了最终的控制效果。统计温度计显示的数据, 每30 秒记录一次, 并根据这一数据绘制出了控制效果图。

图2 的 (a) 和 (b) 分别是设定温度为30℃时的常规PID和模糊自整定PID控制的温控效果图, 通过分析发现, 模糊自整定PID控制可以有效改善了常规PID控制的超调过大的问题, 最终趋于稳定的时间也有所缩短, 并且最终结果满足误差在 ±2℃范围以内的要求。

图3 的 (a) 和 (b) 分别是设定温度为80℃时的PID和模糊自整定PID控制的温控效果图。通过比较图 (a) 和 (b) 可以看出, 后者比常规PID控制的曲线显得圆滑, 不那么突兀, 超调量比PID控制要小, 动态特性也相对较好。同时由于绝缘油与室温的温差较大, 散热效果较好, 降温所需时间明显减少。

4 结论

通过仿真分析, 利用模糊自整定的PID控制进行温度控制与常规的PID控制相比, 具有更好的鲁棒性和可靠性。它可以有效地实现在农业生产、生物发酵过程中对温度的精准控制, 具有非常重要作用。

参考文献

[1]李科.温控系统的智能PID控制算法研究[D].武汉:华中科技大学, 2006.

[2]文科星.智能PID算法的研究及其在温度控制中的应用[D].上海:东华大学, 2009.

[3]孟祥泉.PID参数自整定方法研究与控制器研制[D].大连:大连理工大学, 2010.

[4]毛义敏, 罗海福, 张晶.一种PID参数模糊自整定控制器的设计与仿真[J].自动化与仪表, 2001 (03) :37-39.

[5]刘镇, 姜学智.PID控制器参数整定方法综述[J].电力系统自动化, 1997, 21 (08) :79-83.

[6]吴振阔, 张亮, 张波.PID参数整定和优化[J].中国高新技术企业, 2010 (22) :16-17.

组合模糊PID 篇2

一种发电机励磁的模糊PID控制器的设计

本文建立了单机无穷大系统的小信号数学模型,将PID和线性多变量控制器的优点结合起来,利用模糊控制器进行协调控制,以增强系统的抗干扰性,增加系统的鲁棒稳定性.仿真结果表明所设计的.控制器具有良好的控制效果.

作 者：包宗贤 作者单位：四川建筑职业技术学院,四川・德阳,618000刊 名：科协论坛(下半月)英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY ASSOCIATION FORUM年，卷(期)：“”(10)分类号：Q153关键词：发电机励磁 模糊控制 线性多变量控制 协调控制

模糊PID控制原理及其仿真 篇3

关键词：模糊控制,控制器,规则

操作人员根据对象的当前状态和以往的控制经验，用手动控制的方法给出适当的控制量，对被控对象进行控制。用计算机模拟操作人员手动控制的经验，对被控对象进行控制。

1 模糊控制的基本思想

首先根据操作人员手动控制的经验，总结出一套完整的控制规则，再根据系统当前的运行状态，经过模糊推理、模糊判决等运算，求出控制量，实现对被控对象的控制。

模糊控制的发展经历了基本模糊控制、自组织模糊控制、智能模糊控制三个阶段。基本模糊控制阶段针对特定对象设计，控制效果好。控制过程中规则不变，不具有通用性，设计工作量大。自组织模糊控制阶段某些规则和参数可修改，可对一类对象进行控制。智能模糊控制阶段具有人工智能的特点，能对原始规则进行修正、完善和扩展，通用性强。

2 模糊PID控制器

在本研究设计中确定模糊控制系统结构图如图1所示。

常规PID控制器对于具有强非线性或不确定性的系统, 控制效果并不理想。为了提高控制精度和灵敏度，采用模糊方法根据偏差和偏差的变化率, 对常规PID控制器进行修正，通过模糊推理来调整PID参数, 构成模糊PID控制，增量式PID数学模型为：

烟叶烘烤过程中，温度控制主要体现为恒温控制和均匀升温控制。自适应模糊控制由模糊推理和常规PID控制两部分组成，模糊推理环节实质上是模糊控制器，模糊控制器的输入为偏差e和偏差变化率ec，输出为ΔKp，ΔKi和ΔKd。确定PID的三个参数和偏差e与偏差变化率ec之间的模糊关系也就是PID参数模糊自整定的过程。在运行过程中根据e与ec的变化，依据模糊控制原理对三个参数进行在线修改，从而使被控对象具有良好的动态、静态性能。

模糊参数调节器的输入量炕房温度或湿度的偏差e和偏差变化率ec，输出量PID参数的修整量ΔKp，ΔKi和ΔKd的语言变量、基本论域、模糊子集、模糊论域和量化因子，将各变量的隶属度函数选择为均匀三角函数, 做出各变量隶属度函数如图2。

根根据据输输入入输输出变量的隶属度函数求得各语言变量的赋值，在根据语言变量的赋值，经模糊推理理理得得得到到到控控控制制制集集集，，，各控制参数的数值是通过对此模糊控制集的解模糊化而得到的。

3 模糊控制规则

PID参数整定必须考虑不同时刻3个参数的作用和相互间的关系, 根据专家经验得出在不同的―e―和―ec―状态时, 三个参数的自整定要求：

(1) 当偏差―e―较大时, 取较大的Kp以提高响应速度, 取较小的Kd以避免由于偏差―e―的瞬间变大可能出现的微分过饱从而使控制作用超出许可范围, 取Ki=0防止系统响应出现较大超调, 产生积分饱和。

(2) 当―e―和―ec―中等大小时，取较小的Kp以使系统响应有较小的超调，Ki取适当的值，Kd对系统影响比较大, 取值要适中以保证系统的响应速度。

(3) 当―e―较小时即接近设定值时, 加大Kp和Ki的取值, 以使系统有较好的稳态性能。为使系统有较好的抗干扰性能, 当―ec―较小时, Kd取较大的值;当―ec―较大时，Kd取较小的值。

(4) 当―ec―较大时，Kp取较小的值, Ki取较大的值。

4 模糊推理与解模糊化

不确定性推理方法之一是模糊逻辑, 本设计的推理方法是采用Mamdani方法即极大极小值法推理。

规则:如果Ai且Bi, 那么，Ci的模糊关系为[μAi∧μBi]∧μCi

否则的意义是“or”, 在推理计算中以并集形式表示。