模糊控制PID设计大作业 - 图文

参考教材中例子设计一包含了模糊技术与PID技术的混合智能控制器，其被控对象为：

Gp(s)?4.23

(s2?1.64s?8.46)采样时间为1ms，编写matlab仿真程序，确定其在阶跃输入的响应结果，并与经典PID控制仿真结果相比较。要求详细描述控制系统的设计，控制系统工作流程，模糊系统中的输入输出的隶属函数设计及其采用的模糊规则，分析仿真结果并进行总结。

表1 Δkp的模糊规则表

Δkp e ec NB PB PB PM PM PS PS ZO NM PB PB PM PM PS ZO ZO NS PM PM PM PS ZO NS NM ZO PM PS PS ZO NS NM NM PS PS PS ZO NS NS NM NM PM ZO ZO NS NM NM NM NB PB ZO NS NS NM NM NB NB NB NM NS ZO PS PM PB 表2 Δki的模糊规则表

Δki ec e NB NM NS ZO PS PM PB

NB NB NB NB NM MN ZO ZO NM NB NB NM NM NS ZO ZO NS NM NM NS NS ZO PS PS ZO NM NS NS ZO PS PS PM PS NS NS ZO PS PS PM PM PM ZO ZO PS PM PM PB PB PB ZO ZO PS PM PB PB PB

表3 Δkd的模糊规则表

ec Δkd e NB NM NS ZO PS PM PB NB PS PS ZO ZO ZO PB PB NM NS NS NS NS ZO NS PM NS NB NB NM NS ZO PS PM ZO NB NM NM NS ZO PS PS PS NB NM NS NS ZO PS PS PM NM NS NS NS ZO PS PS PB PS ZO ZO ZO ZO PB PB Kp,ki,kd的模糊控制规则表建立好以后，可根据以下方法进行kp,ki,kd的自适应校正。

将系统误差e和误差变化ec变化范围定义为模糊集上的论域，即e，ec = {-3，-2，-1,0,1,2,3},其模糊子集为e，ec = {NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},子集中元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。应用模糊合成推理设计PID参数的整定算法。第k个采样时间的整定为

Kp(k)=kp0+Δkp(k) Ki(k)=ki0+Δki(k) Kd(k)=kd0+Δkd(k)

在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对PID参数的在线自校正。其工作流程图如下图所示。

入口 取当前采样e(k)=r(k)-y(k) ec(k)=e(k)-e(k-1) e(k-1)=e(k) e(k),ec(k)模糊模糊整定Δkp,Δki,Δkd 计算当前kp,ki,kd PID控制器输出 返回

图1 误差的隶属函数

图2 误差变化率的隶属函数

图3 kp的隶属函数