基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究 方案 - 图文

检测e和ec，根据模糊控制原理对3个参数进行在线修改，以满足不同e和ec对控制参数的不同要求，从而使对象具有良好的动、静态性能，模糊控制的核心是总结工程设计人员的技术和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到针对3个参数KP 、KI、KD,分别整定的模糊规则表。

3常规PID和模糊自适应PID控制系统的仿真比较

利用MATLAB中的SMULllVK工具箱和模糊逻辑工具箱可以对经典P 1U控制系统和模糊自适应PID控制系统进行仿真，

G(S)?1

(5s?1)(2s?1)(10s?1)3.1常规PID控制系统仿真

在MATLAB中，构建PID控制系统仿真的模型如图3所示。利用稳定边界法、按以下步骤进行参数整定:

图3 PID控制系统仿真模型

(1) 将积分、微分系数TI=inf ,TD=0，KP置较小的值，使系统投入稳定运行，若系统无法稳

定运行，则选择其他的校正方式，

(2) 逐渐增大KP, 直到系统出现等幅振荡，即临界振荡过程，记录此时临界振荡增益KC

临界振荡周期TC 。 (3) 按照经验公式:KP?0.6KC ，TI?0.5TC,TD?0.125TC。整定相应的PID参数，然

后进行仿真校验。

等幅振荡时:

KC=12.8，TC=25-10=15

临界稳定法整定后参数：

KP= 7.6800 ； Ti= 7.5 Td= 2

KI?KP

TT，KD?KPD 得到 KI=1,KD=15 TIT

等幅振荡如图4，

1.8

1.6 1.4 1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2 00

102030405060708090100图4 系统等幅振荡

临界振荡整定法整定后图形如下：

1.6 1.4

1.2

1 0.8

0.6 0.4

0.2

0

0102030405060708090100图5 传统PID控制系统仿真结果

3.2模糊自适应PID控制系统仿真

首先利用F IS图形窗口创建1个两输入（e、ec）和三输出（KP、KI、KD）的Mamdani推理的模糊控制器，如图6

设输入（e、ec）的论域值均为（-6,6），输出（KP、KI、KD）的模糊论语为（-3,3），取相应论域上的语言值为负大(NB)、负中(NM)、负小(N S)、零(ZO)、正小(PS)、正中（PM）和正大（PB），而令所有输入、输出变量的隶属度函数均为trinf如图6，图7所示;图9为P ID控制的3个参数(KP、Ti、TD)的模糊控制规则。

图6 模糊控制器窗口

图7 E、EC的模糊论域和隶属函数

图8 KP、KI、KD的模糊论域和隶属函数

图9 模糊控制规则