基于SimuLink的模糊PID控制器设计及仿真

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基于SimuLink的模糊PID控制器设计及仿真

作者：张志超 崔天时 冯兆宇 张桢 来源：《物联网技术》2016年第08期

摘 要：传统的PID控制器具有算法简单、控制精度高的特点，但对于存在随机干扰和滞后的系统无法获得满意的控制效果，而模糊控制器具有能适应被控对象非线性和时变性的优点，但控制精度不高。因此，文中将模糊控制和PID控制结合起来设计了一个模糊PID 控制器，并利用Matlab工具中的SimuLink工具箱进行了仿真，结果表明模糊PID控制器比传统的PID控制器具有更优良的动态性能及鲁棒性。

关键词：模糊控制；PID控制；SimuLink仿真；Matlab

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）08-00-02 0 引 言

PID控制器是最早发展起来的控制策略之一，由于其具有控制算法简单、鲁棒性能好、可靠性高[1]的特点，被广泛应用到工业过程控制中，但对于难以建立精确数学模型的控制对象，应用传统的PID不能达到理想的控制效果。而模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制方法[2]，作为智能控制的一个重要分支，在控制领域获得了广泛应用，可以用模糊控制器调整PID控制器的参数，充分发挥模糊控制器和PID控制器的优点，使系统达到最佳的控制效果。本文对模糊PID控制器进行了设计并仿真。 1 模糊PID控制器的设计 1.1 控制器结构设计

模糊PID控制器由模糊推理和PID控制器两部分组成[3]。其结构如图1所示。 其原理是把输入PID调节器的偏差e和偏差变化率de/dt同时输入到模糊控制器中，对3个参数KP、KI、KD进行调节，经过模糊化、近似推理和清晰化后，把得到的修正量ΔKP、ΔKI、ΔKD分别输入PID调节器中，对三个系数进行实时在线修正。其中模糊控制器采用二维的Mamdani控制器，模糊控制决策采用Max-Min，解模糊采用重心法[4]。 1.2 模糊控制器控制算法的确立

1.2.1 模糊控制器中各变量隶属函数的确定