模糊PID控制及其MATLAB仿真

第五章 模糊PID控制器的

第五章 模糊PID控制器的MATLAB仿真

5.1 模糊PID控制的仿真

5.1.1 FIS编辑器

在MATLAB提示符下键入下列名字启动系统“Fuzzy”。打开一个标记为input1的单输入，标记为output1的单输出的一个没有标题的FIS编辑器[10]。打开Edit菜单并选择Add Variable...分别添加输入、输出，并分别命名为E，EC，ΔKP，ΔKI，ΔKD。见图5-1。

图5-1 设置好的FIS编辑器

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5.1.2 隶属函数

在上图所示窗口中，打开View下拉式菜单并选择Edit Membership Functions...通过双击各个变量，设置Range和Display Range。以定义其论域和每支隶属函数的范围。从Edit菜单中选择Add MFs...分别对系统的输入输出变量按照设计书对隶属函数的类型、数量进行定义，见图5-2。

图5-2 隶属函数编辑器

5.1.3 模糊规则库

在上图所示窗口中,点击“Edit”,选中“Rules...”按照任务书中的关于e、ec、ΔKP、ΔKD、ΔKI的模糊规则，参照编辑器的提示，将规则一条一条的录入其中，见图5-3。

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图5-3 模糊规则库

综上，对模糊控制器的各部分设置完成，将其保存为“fuzzpid.fis”。 使用菜单栏中的View->Rules即可观察设计规则，如图5所示。拖动输入变量中间的竖直线，可以看到控制量的变化情况。

图5-4 Rule Viewer

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通过调用曲面观察器，所设计的模糊系统如图5-5。

图5-4 Surface Viewer

通过分析图形特点，可以看到它有明显的梯度分布，说明所设计的模糊系统从误差和误差变化到三个PID参数变化量的模糊映射与理论设计匹配良好。

因而，所设计的模糊控制器合格。

5.2 对模糊控制器编程仿真

设被控对象为

Gp(s)?523500 （式5-1）

s3?87.35s2?10470s采样时间为1ms，采用模糊PID控制进行阶跃响应，在第300个采样时间时控制器输出加1.0的干扰，相应的响应结果如下图所示：

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