智能控制及应用课程设计报告 - 图文

《智能控制及其应用》课程设计报告

打开磁悬浮PID控制界面入下图所示：

图5 磁悬浮PID MATLAB实时控制界面

双击“PID”模块进入PID参数设置，通过改变三个参数而得到让球悬浮的状态，如下：

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铁球悬浮时实验结果如下：

实验现场拍摄图如下：

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由于时间原因，没有实现两个球及更多球悬浮。

由实验中得来的经验是Kp越小，电磁铁磁力越大，Ki越小，铁球悬浮时越稳定。

3模糊PID控制的磁悬浮实验

在刚才的实验中，明显感觉到试凑法存在很多不便，既不准确，又耗时，所以想到在PID控制中加入模糊控制的概念，使用模糊控制来自动产生合适的三个参数。 3.1实验原理及实验内容 3.1.1原理

模糊控制是建立在模糊推理基础上的一种非线性控制策略。模糊控制一般按系统偏差及偏差变化率来实现对工业过程的控制。如图给出了模糊控制系统的基本结构，包括模糊化、模糊规则库、模糊推理、解模糊化和输出量化等部分。

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图 3基本模糊控制器结构

图中r为设定值,y为构成输出,e和ec分别为控制偏差和偏差变化率,E和Ec分别是e和ec经过输入量化后的语言变量,U为基本模糊控制器语言化变量,u为经过输出量化后的实际输出值。 3.1.1.1模糊PID控制器

磁悬浮控制系统是典型的非线性迟滞系统，所以难以为系统建立精确的数学模型。传统的PID控制由于得不到精确的数学模型,并且动态性能较差,所以控制效果并不很理想。模糊控制其优点是不需要掌握受控对象的精确数学模型，而根据人工控制规则组织控制决策表，然后由该表决定控制量的大小,且系统的动态性能好。但稳态性能差，控制效果受控制规则和变量的量化级别限制。另外，对于普通的模糊控制而言，它类似于比例微分的控制方式，还有一个非零的稳态误差，属于有差调节。PID控制的动态性能较差,但其积分功能可以消除静差,可以使稳态性能变好。而模糊PID控制器将两种方法结合起来，取长补短，具有良好的动态性能（模糊控制器）和稳态性能（PID控制器）。常规PID控制器无法实现参数的在线调整，而模糊PID在常规PID的基础上加设模糊参数自整定控制器，使其根据系统的偏差的大小、方向、以及变化趋势等特征，通过Fuzzy推理作出相应决策，自动的在线调整PID的三个参数，以便达到更加满意的控制效果的目的。模糊PID控制器主要包括模糊参数整定器和变参数PID控制器两部分。

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