基于模糊规则参数自整定PID控制器的仿真研究
基于MATLAB的模糊自整定PID参数控制器的设计与仿真
２模糊自整定ＰＩＤ参数控制策略与 整定原则
杨咏梅：硕士研究生
国家自然科学基金资助项目（Ｇ０５０１０８０１６０３０２００１） 电话：０１０－６２１３２４３６．６２１９２６１６（Ｔ／Ｆ）
４模糊自整定ＰＩＤ参数控制系统仿真
０
０．５
Ｉ．０
１ ５ ２０
２５
３０
（２）输出ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ的隶属函数曲线
图２隶属函数曲线图
（３）模糊控制规则表
根据上述的ＰＩＤ参数整定原则及专家经验，可以
列出输出变量ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ的控制规则如表１－３所
示。 ３．２模糊控制器的编辑
在ＳＩＭＵＬＩＮＫ环境对图１所示的模糊自整定ＰＩＤ 参数控制系统编辑，得到如图３所示的系统仿真框 图。在系统仿真时，我们选择被控对象的传递函数为： Ｇ（ｓ）＝ｌ／（２Ｓｚ＋３ｓ＋１）。然后按ＳＩＭＵＬ］ＮＫ仿真的正确步骤 选择计算步长、模拟示波器Ｘ／Ｙ轴参数等进行仿真运 算。
ｂ模糊控制器的控制规则对模糊自整定ＰＩＤ参数 控制系统中的参数影响较大。这将直接影响系统的调 节效果．应对模糊控制器的ＦＩＳ规则语句的权值和控 制规则表作适当的修改和调整。
图４ ＰＩＤ控制系统响应曲线 图５模糊自整定ＰＩＤ参数控制系统响应曲线
ｃ．采用Ｆｕｚｚｙ和ＰＩＤ复合控制的算法，系统的响 应速度加快、调节精度提高、稳态性能变好，而且没有 超调和振荡．具有较强的鲁棒性。这是单纯的ＰＩＤ控 制难以实现的，它的一个显著特点就是在同样精度要 求下，系统的过渡时间变短，这在实际的过程控制中 将有重大的意义。
模糊自整定PID控制系统设计与仿真
模糊自整定PID 控制系统设计与仿真—— 俯仰姿态保持模糊PID 控制一、目的熟悉模糊自整定控制系统的组成原理。
掌握模糊控制原理及模糊控制规则的生成。
了解模糊控制规则对控制效果的影响。
掌握模糊方法及Matlab 实现。
二、原理图1 模糊自整定PID 控制器结构三、 问题背景某飞机纵向短周期运动状态方程为：XA XB U YC X=+= 。
其中，[,,]X q αθ=，[,,]Y q αθ=，[]e U δ=；α表示迎角，q 表示俯仰角速率，θ表示俯仰角，e δ表示升降舵偏角。
飞机在某状态下的状态参数矩阵为： -0.5698910-2.49155-1.143570010A ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，-0.02932.26830B ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，10001001C ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦使用模糊PID 控制器，设计跟踪俯仰角的俯仰姿态保持闭环飞行控制系统，并对设计结果进行分析，计算俯仰角的超调量和调节时间。
俯仰姿态保持是将飞机保持在给定的俯仰姿态c θ，或者可以称为参考模态REF θ，它是由驾驶员根据某种飞行状态(水平飞行、爬升、下滑)的需要而建立的，控制系统接通后就力图保持这种姿态为常值，其原理框图如图所示。
俯仰姿态保持框图该模态的主要被控变量是俯仰姿态角，传感器是一个姿态参考陀螺。
其本身一般只在飞机水平飞行状态和短时间下滑、爬升状态下使用。
由于攻角会随飞行状态发生变化，所以在该模态下航迹倾斜角不会保持常值。
于是，如果增加推力，α将有降低的趋势，并且飞机会爬升；随着飞机重量的减轻，α也会减小，也会引起飞机逐渐爬升。
类似地，随着空气密度的降低引起α增加，爬升的飞机会逐渐改平。
将俯仰姿态角作为被控变量，除了能改变飞行轨迹之外还能用来改变空速。
由于这些特性，俯仰姿态保持常作为其它工作方式的基本控制器。
例如飞机在各种不同高度巡航飞行、稳态爬升及自动着陆时，都要求保持相应的俯仰姿态角，继而达到控制和保持所要求的飞行轨迹的目的。
基于模糊自整定 PID 控制器的非线性系统仿真
文章编号:1001-4373(2004)03-0062-03基于模糊自整定PID 控制器的非线性系统仿真Ξ顾生杰, 刘春娟(兰州交通大学信息与电气工程学院,甘肃兰州 730070)摘 要:将PI D 控制与Fuzzy 控制的简便性、灵活性以及鲁棒性融为一体,构造了一个自适应模糊PI D 控制器.通过模糊控制规则在线调整PI D 控制器的参数,并利用M AT LAB 语言结合具体实例方便而快速地实现了该控制器的计算机仿真.仿真结果表明:该控制方法提高了非线性系统的动、静态特性,使系统获得了较好的性能.关键词:模糊自整定;PI D 控制器;非线性系统;仿真中图分类号:T 9273.2 文献标识码:A0 引言PI D 控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、可靠性高和对模型依赖程度小,被广泛应用于工业过程中.但是,参数整定及在线自适应调整都是常规PI D 控制器难以解决的问题.目前对PI D 整定方法的控制效果都不错,但它们局限于线性系统,不适用于非线性系统.在实际的工程应用中,控制系统普遍存在着非线性、时变性等不确定性因素,当非线性特性较强时,传统的基于线性化建模的PI D 设计方法难以获得良好的控制效果.而模糊控制以其特有的优点,在控制领域内得到了广泛的应用,为解决上述问题提供了新的途径[1].本文将模糊控制和PI D 控制结合起来,根据各自的特点构造了一个自适应模糊PI D 控制器,并结合M AT LAB 环境下的模糊逻辑工具箱对其进行了仿真研究.1 自适应模糊控制器的设计1.1 系统结构设计标准的PI D 控制器数学模型为:[2]u (t )=K p e (t )+K i∫te (τ)d τ+K d d e (t )d t式中:e (t ),u (t )分别为PID 控制器的输入和输出.其控制作用u 由误差e 的比例、积分、微分三项之和给出.PID 控制中的比例增益K p 、积分增益K i 和微分增益K d 多是按一定的控制性能要求,整定出一组固定的参数,这种控制方法在某些系统中不能兼顾静态与动态特性.自适应模糊PID 控制器根据模糊控制原理,以误差e 和误差变化ec 作为输入信号,这样可以满足不同时刻的e 和ec 对PID 参数自整定的要求,利用模糊控制规则在线对K p 、K i 、K d 三个参数进行修改.其结构如图1所示.图1 自适应模糊控制器结构Fig.1 Structure of self -adjusting Fuzzy controller1.2 模糊控制器的设计[3]1.2.1 模糊控制器的输入、输出变量及其语言描述PID 参数模糊自整定关键是找出PID 三个参数K p 、K i 、K d 与输入偏差值e 及偏差变化率ec 之间的模糊关系,在系统运行的过程中,不断监测e 、ec ,再根据模糊控制原理来对三个参数进行在线修改,以满足不同的e 和ec 时刻对控制参数的不同要求.鉴于以上分析,选择系统偏差e 及偏差变化率ec 作为模糊控制器的输入变量,以K p ,K i ,K d 三个参数作为输出变量.定义e ,ec 模糊量的模糊子集为{NB ,NM ,NS ,ZE ,PS ,PM ,PB},论域为{-3,3};K p ,K i ,Kd 模Ξ收稿日期:2003-10-27作者简介:顾生杰(1973-),男,甘肃靖远人,工程师,硕士生.第23卷 第3期2004年6月兰州交通大学学报(自然科学版)Journal of Lanzhou Jiaotong University (Natural Sciences )V ol.23N o.3June.2004糊量的模糊子集为{NB ,NM ,NS ,ZE ,PS ,PM ,PB},K p 、K i 的论域为{-3,3},而K d 的论域选为{-0.1,0.1}.考虑到对论域的覆盖程度和灵敏度,稳定性与鲁棒性原则,各模糊子集均选用三角形隶属函数.1.2.2 模糊控制规则的形成模糊控制器的核心是“IF …T NEN ”形式的模糊控制规则.控制规则的选取直接关系到系统控制性能的优劣,是设计的关键.在PID 控制中,K p 、K i 、K d 具有以下特点:1)比例增益K p 增大,可以加快响应速度,减小系统稳态误差,提高控制精度,但是过大会使系统产生超调,甚至导致不稳定;2)积分作用主要是消除系统静态误差.加强积分作用,有利于减小系统静差,但是K i 过大,会加大超调,甚至引起振荡.3)微分作用可以改善动态性能.增大微分增益K d ,有利于加快系统响应,使系统超调量减小,稳定性增加,但对扰动敏感,抑制外扰能力减弱;若K d 过大,会使调节过程出现超调减速,调节时间增长;反之,若K d 过小,系统响应变慢,稳定性变差.根据上述分析同时考虑到三个参数之间的相互影响,本文建立了49条控制规则,其中K p 与E 、EC 的模糊关系如表1所示[4].表1 模糊控制规则表T ab.1 Fuzzy control rules tableeceNB NM NS ZE PS P M P B NB P B P B P M P M PS ZE ZE NM P B P B P M PS PS ZE NS NS P M P M P M PS ZE NS NS ZE P M P M PS ZE NS NM NM PS PS PS ZE NS NS NM NM P M PS ZE NS NM NM NM NB P BZEZENMNMNMNBNB2 基于SI MU LI NK 的PI D 参数整定方法及仿真以下是在M AT LAB 环境下,通过SI M U LI NK 和模糊逻辑工具箱设计完成PI D 参数整定的具体方法和步骤.考虑典型被控对象:G (s )=(s +1)/s (s 2+s +1)其中含饱和非线性环节(±5).2.1 构造FIS 编辑器1)在M AT LAB 环境下健入fuzzy 命令进入模糊逻辑工具箱,通过具有交互式图形界面的模糊推理系统编辑器和隶属函数编辑器,依照上述分析结果,选择输入、输出变量的论域范围,各个语言变量的隶属函数形状等参数.本例中5个变量的隶属函数均为三角形,并分为负大NB 、负中NM 、负小NS 、零ZE 、正小PS 、正中PM 、正大P B 等7个语言变量值.通过该模糊集合编辑器可以直观地进行参数的设计和修改.2)从Edit 菜单中选择rules 打开模糊规则编辑器确定“IF …T NE N ”形式的模糊控制规则.本例共有控制规则49条(如表1所示),每条规则的加权值都缺省为1,推理算法为max -min 合成法,解模糊方法采用取中位数法.3)利用规则查看器和表面查看器显示所涉及模糊控制器的输入、输出量对应关系,由此进行修改和优化.之后将设计好的模糊控制器保存(Save to W orkspace )在一个后缀名为fuzzy.fis 的数据库中,以备仿真时调用[5].2.2 创建仿真框图在SI M U LI NK 环境下,按照图1建立相应的仿真框图,如图2所示.其中Fuzzy subsystem 子模块即为模糊自调整机构(包括量化因子k e 及k ec 环节、比例因子环节、Fuzzy 环节),具体模型如图3所示.进行仿真前用read fis 命令将fuzzy.fis文件加载图2 控制系统仿真模型Fig.2 S imulation m odel of control system到模糊控制器模块(Fuzzy Logic C ontroller )中.模糊自整定PI D 控制器的参数为:k e =1.6,36第3期顾生杰等:基于模糊自整定PID 控制器的非线性系统仿真图3 模糊自调整机构仿真模型Fig.3 S imulation m odel of Fuzzy self -adjusting linkk ec =0.6,K p =1.2,K i =1.5,K d =3;PID 控制器参数为:K p =4.4,,K i =0.89,K d =1.22.3 仿真结果及分析仿真曲线如图4所示.图4 系统阶跃响应曲线Fig.4 S imulation response of input step wave由仿真实验结果可知,基于模糊推理自整定的PI D 控制器(F -PI D )相比于传统PI D 控制器,响应时间短、超调很小且稳态性能好,使得控制器的性能得到较大的改善.3 结束语本文提出的模糊自整定PI D 控制器,在控制回路上仍保留PI D 调节器,采用Fuzzy 推理方法作为常规PI D 控制器的自调整机构,实现了系统特性变化与控制量之间的非线性映射关系.利用M AT LAB 软件对基于模糊推理PI D 控制器的非线性系统进行了仿真研究.由此可见,在M AT LAB 环境下,通过SI M U LI NK 及模糊逻辑工具箱可以快速有效地完成模糊自整定PI D 控制器参数的整定与仿真,使用该整定方法,提高了非线性系统的控制特性.参考文献:[1] 韩瑞珍,陈国定,杨马英.基于模糊推理的自适应PI D控制器.[J ].基础自动化,2002,(2):38-40.[2] 腾青芳.优化设计非线性系统PI D 控制器的方法.[J ].兰州交通大学学报,2002,21(3):60-63.[3] 诸 静.模糊控制原理与应用[M].北京:机械工业出版社,1998.[4] 刘金琨.先进PI D 控制及其M AT LAB 仿真[M].北京:电子工业出版社,2003.[5] 邵俊鹏,徐星辉,贾慧娟.M AT LAB 在模型参考模糊自适应控制系统仿真中的应用[J ].计算机仿真,2003,(1):59-61.Simulation of N onlinear Control System B ased on Self -adjustingPI D Controller of Fuzzy I nferenceG u Shengjie , Liu Chunjuan(School of In formation &E lectrical Engineering ,Lanzhou Jiaotong University ,Lanzhou 730070,China )Abstract :A self -adjusting PI D controller ,which has sim pler structure and higher robustness ,is built when Fuzzy logic controller and PI D controller are combined together ing this control method ,the three parameters of PI D controller can be adjusted adaptively on line according to deviation and rate of deviation.A simulation m odel of typical nonlinear system is realized success fully with M AT LAB/SI M U LI NK.The results of simulation show that the controller has im proved dynamic and static performance of control system and has obtained g ood control quality.That is to say ,this con 2trol method is effective on nonlinear system.K ey w ords :fuzzy self -adjusting ;PI D controller ;nonlinear system ;simulation46兰州交通大学学报(自然科学版)第23卷。
自适应模糊PID控制器的设计与仿真
自适应模糊PID控制器的设计与仿真自适应模糊PID控制器是一种结合了模糊控制和PID控制的自适应控制器，它能够在系统的不同工况下根据实际需求对PID参数进行自适应调整，从而使得系统具有更好的动态性能和稳定性。
本文将介绍自适应模糊PID控制器的设计思路和仿真过程。
1.设计思路1.1系统建模首先需要对待控制的系统进行建模，得到系统的数学模型。
这可以通过实验数据或者理论分析来完成。
一般情况下，系统的数学模型可以表示为：$G(s)=\frac{Y(s)}{U(s)}=\frac{K}{s(Ts+1)}$其中，K是系统的增益，T是系统的时间常数。
1.2设计模糊控制器接下来需要设计模糊控制器，包括模糊规则、模糊集和模糊运算等。
模糊控制器的输入是系统的误差和误差的变化率，输出是PID参数的调整量。
1.3设计PID控制器在模糊控制器的基础上，设计PID控制器。
PID控制器的输入是模糊控制器的输出，输出是控制信号。
1.4设计自适应机制引入自适应机制，根据系统的性能指标对PID参数进行自适应调整。
一般可以采用Lyapunov函数进行系统性能的分析和优化。
2.仿真过程在仿真中，可以使用常见的控制系统仿真软件，如MATLAB/Simulink 等。
具体的仿真过程如下：2.1设置仿真模型根据系统的数学模型，在仿真软件中设置仿真模型。
包括系统的输入、输出、误差计算、控制信号计算等。
2.2设置模糊控制器根据设计思路中的模糊控制器设计，设置模糊控制器的输入和输出，并设置模糊规则、模糊集和模糊运算等参数。
2.3设置PID控制器在模糊控制器的基础上，设置PID控制器的输入和输出，并设置PID参数的初始值。
2.4设置自适应机制设置自适应机制，根据系统的性能指标进行PID参数的自适应调整。
2.5运行仿真运行仿真，观察系统的响应特性和PID参数的变化情况。
根据仿真结果可以对设计进行调整和优化。
3.结果分析根据仿真结果，可以分析系统的稳定性、动态性能和鲁棒性等指标，并对设计进行调整和改进。
参数自调整模糊PID调节器的仿真研究
PROCE SS AUTOMAT I ON I NSTRU M ENTAT I ON Vo.l 29No .5M ay 2008参数自调整模糊PID 调节器的仿真研究Research on Sim ul ati on of Fuzzy P I D Controll er w it h Param eter Sel-f ad j u stm ent Feat ure杨广映 杨善晓 朱 涛 罗成石(台州学院物理与电子工程学院,浙江临海 318000)摘 要:主要针对实际复杂工业对象中存在的非线性、不确定性、时变性等特点,在常规模糊控制器的基础上,提出了一种参数自调整模糊控制器的设计方法。
采用该方法事先不需要获知对象的精确数学模型,而是基于人类的思维以及生产经验,用语言规则描述控制过程,并根据规则去调整控制算法或控制参数。
实验表明,参数自调整模糊控制算法具有一定的自适应性,能实现对复杂工业过程的控制。
关键词:参数自调整 模糊控制器 S 函数 子系统 自适应性中图分类号:TB24 文献标志码:AAbstract :A m i i ng at the characteri stics of co m pl ex i ndustri a l obj ects ,e .g .non -li nearity ,uncerta i nt y and tm i e var i ati on ,on the basis of con -venti onal fuzz y contro ller ,t he desi gn method for a f uzz y controller w it h parameter sel-f adj ustabl e f eature is proposed .By adopti ng t h i s method precise m at he maticalm odel o f the object i s not necessary ,i nstead ,based on hu man t h i nki ng and experience on producti on ,t he contro l process is descri bed by l anguage rules ,and t he control algor it h m or contro l para meter is adj usted i n accordance w it h the rul es .The experm i ent shows t hat the proposed contro l a l gorit h m feat ures se l -f adaptab ility and is able t o control co m pl ex i ndustri a l processes .K ey words :Para m eter se l-f adj ust m ent Fuzzy contro ller S -f uncti on Subsyste m Se l -f adaptab ility浙江省高校青年教师资助项目(编号:z x2005);台州学院物电重点项目资助项目(编号:07WD 01)。
《2024年电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》范文
《电液伺服系统模糊PID控制仿真与试验研究》篇一一、引言随着现代工业自动化技术的飞速发展，电液伺服系统作为重要组成部分，在众多领域中发挥着重要作用。
然而，由于电液伺服系统存在非线性、时变性和不确定性等特点，其控制问题一直是研究的热点和难点。
传统的PID控制方法在面对复杂多变的环境时，往往难以达到理想的控制效果。
因此，本文提出了一种基于模糊PID控制的电液伺服系统控制策略，并进行了仿真与试验研究。
二、电液伺服系统概述电液伺服系统主要由液压泵、液压马达、传感器和控制器等部分组成。
它利用电信号驱动液压系统工作，实现对负载的精确控制。
由于其具有高精度、快速响应等特点，在机械制造、航空航天、船舶等领域得到了广泛应用。
然而，由于电液伺服系统的复杂性，其控制问题一直是研究的重点。
三、模糊PID控制策略针对电液伺服系统的特点，本文提出了一种模糊PID控制策略。
该策略结合了传统PID控制和模糊控制的优点，通过引入模糊逻辑对PID参数进行在线调整，以适应系统参数的变化和环境干扰。
模糊PID控制策略能够在保证系统稳定性的同时，提高系统的响应速度和抗干扰能力。
四、仿真研究为了验证模糊PID控制策略的有效性，本文进行了仿真研究。
首先，建立了电液伺服系统的数学模型和仿真模型。
然后，分别采用传统PID控制和模糊PID控制对模型进行仿真实验。
通过对比两种控制策略的响应速度、稳态精度和抗干扰能力等指标，发现模糊PID控制在电液伺服系统中具有更好的性能。
五、试验研究为了进一步验证模糊PID控制策略的实用性，本文进行了试验研究。
在试验过程中，首先搭建了电液伺服系统的试验平台，然后分别采用传统PID控制和模糊PID控制对实际系统进行控制。
通过对比两种控制策略的试验结果，发现模糊PID控制在电液伺服系统中具有更高的稳态精度和更快的响应速度。
此外，在面对环境干扰时，模糊PID控制也表现出更强的抗干扰能力。
六、结论本文通过对电液伺服系统的模糊PID控制进行仿真与试验研究，验证了该策略的有效性。
模糊自整定PID控制器的设计及仿真
Ｍ
Ｂ Ｂ Ｚ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ
Ｓ
Ｍ
Ｓ
控 系 统 的 技 术 指 标 要 求 是 调 节 时 间短 ，超 调 量为 零 ， 稳 态 误 差 在 ± ｌ℃ 内 。 且 ３ ２ 基于 ＭＡ Ｌ Ｂ的仿真 结果分 析 、 ＴＡ 在 Ｓ ｍｕｌ ｉ ｉ ｎｋ环境 下 ， 调整 比例 系数 和积 分 限值 可以 得 到理 想 的 仿真 曲线 ｌ 。 ｌ 当阶跃 信号 的给定 值分 别为 ５ ｌ ０和 ０， ０ ｌ ０时 ， 整积 分限 值 分 别 为 ５５，ｌｌ ５ 调 ０和 １ 得到 如 图 １所 示 的仿 真 曲线 。 ５， ６
稳态误 差也 非常 小的 理想 效果 。 关键 词 ：Ｉ Ｐ Ｄ控 制 模 糊 控 制 参 数 自整 定 仿 真 中图分类号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １８ 文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ； ７ －０ ８ （ ｏ ８ ｏ （） ０ ＿０ ｌ ４ ９ ｘ ２ ｏ ） ５ ｃ－０ ４ｌ ２ ６
一
一
论域都 为 【＿ ｌ３， ２， １ ０， ， ３ｊ 而输 出变 ｌ ， １ ２， ， 量 尸和 ，的模糊 集 均为 ： Ｓ， ， Ｚ， Ｍ Ｂ：， 它 模糊 予集 的论域 都 为 ｛ ， ， ， ： 输入 ０ ｌ２ ３ ， 变量 Ｐ ｃ以及输 出变 量 尸、 ， 、ｃ 的隶 属 函 数 曲 线 都 为 灵 敏 度 很 强 的 三 角 形 。根 据 参 数 骼 定 原 则 和 工 程 实 践 经 验 ， 列 出 尸 和 可 ，的 调 节 规 则 表 ， 表 １和 ２所 示 。 如 表 ２ ＫＩ 的调 节规 则表
表１ Ｋ Ｐ的调节规 则表
Ｅ Ｃ
Ｋ
３系统 仿真
３ １ 仿真 控制 对象 ． 本 文 的控 制 器 是 为某 钢 铁 厂设 备 检 修 中 心 的 烘 干 箱 温 控 系统 所 设 计 ，受 控 对 象 为 具 有 纯 滞 后 的 一 阶惯 性 环 节 ，其 传 递 函
基于Matlab的参数模糊自整定PID控制器的设计与仿真
２０ ０ ８年 １ ２月
中原 工 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ０Ｆ ＺＨ０ＮＧＹＵＡＮ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ０Ｆ ＴＥＣＨ Ｎ０Ｌ ＶＥ Ｉ ０ＧＹ
Ｖ０ ． ９ ＮＯ ６ １１ ．
Ｄｅ ．， ０８ ｃ ２０
文章 编 号 ： ６ １ ９ ６ ２ ０ ） ６ ０ ６ —０ １ ７ —６ ０ （ ０ ８ ０ — ０ ８ ４
２ 参 数 模 糊 自整定 Ｐ Ｄ 控 制 器 设 计 Ｉ
取当前采样值
２ １ 设 计 论 域 和 模 糊 规 则 表 ．
Ｉ
ｅ ）ｒ ）ｖ （ ＝（ － １ ｋ ｋ
输 入 变量 Ｉ 和 ｌ 语 言 值 的模 糊 子 集 取 为 ｛ ｌ ｃ ｅ ｌ 负 大， 负中 ， 负小 ， ， 小 ， 中 ， 大 ｝ 并 简 记 为 ｛ 零 正 正 正 ， ＮＢ， ＮＭ ， ～Ｓ， ，Ｐ Ｓ，Ｐ ，ＰＢ｝ 论 域 为 ｛ ３ ３ ． Ｍ ， 一 ， ｝ 以 ｋ 、 ｋ ｋ 、 ３个参数 作 为输 出变量 ， ｋ、 模糊 量 的模 ｋ 、 ｋ 糊子集 取 为 ｛ 大 ， 中 ， 小 ， ， 小 ， 中 ， 大 ｝ 负 负 负 零 正 正 正 ， 并 简记 为 ｛ ＮＢ， ＮＭ ， ，Ｚ ＮＳ Ｏ，ＰＳ， Ｍ ，Ｐ ， 的 Ｐ Ｂ｝ ｋ 论 域 为 ｛ ． ，． ｝ｋ 一０ ３ ０ ３ ， 的论 域 为 ｛ ． ６ ０ ０ ｝ ｋ 一０ ０ ， ． ６ ， 的论域 为 ｛ ， ｝其 中 ＮＢ、 一３ ３ ． ＰＢ取 Ｓ形 隶 属度 函数 ，
１ 参 数 模 糊 自整 定 Ｐ Ｄ 控 制 原 理 Ｉ
参数 模糊 Ｐ Ｄ 自整 定控 制 是 以误 差 ｌ ｛ Ｉ 和误 差 变 ｅ
化 ｌＣ 作 为 模 糊 Ｐ Ｄ 控 制 器 的 输 入 ， 以 满 足 不 同 时 ｌ ｅ Ｉ 可
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Ｋｅ ｒ ｓ Ｐ Ｄ ｏ ｔｏｌｒ ｕ ｚ ｕｅ ，Ｓ ｌ—ｄ ｓｉｇ，Ｓｍｕａｉｎ ｙ ｗｏｄ ： Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ，Ｆ ｚｙｒ ｌｓ ｅｆａ ｊ ｔｎ ｅ ｕ ｉ ｌｔ ｏ
比例 、 分 、 分控 制 简 称 Ｐ Ｄ 控制 ， 积 微 Ｉ 以其 结 构 简单、 稳定 性好 、 靠 性 高 、 用 中不 需 精 确 的系 统 可 使
ｒｃ ．Ｔｈ ａ ｅ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅｄ ｓｇ ｆｐ ｒｍｅｅ ｕ ｏｔ ｎｎ Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｚ ｕｅ ，ｏ —ｉｅａ ｊｓｍｅ ｔｏ ａｙ ｅｐ ｐ ｒｆ ｃ ｓ ｄｏ ｈ ｅ ｉｎｏ ａａ ｔｒａ ｔ—ｕ ｉｇ Ｐ Ｄ ｏ ｔｏｌ ａ ｅ ｎ ｆ ｚｙ ｒ ｌｓ ｎ ｌ ｄｕ ｔ ｎ ｆ ｅ ｎ ＰＩ ｐ ｒｍｅｅ ｓｃ ｒｉｄ ｏ ｙ ｕ ｉｇ ｆ ｚｙ ｔ ｅ ｒ ｏ ｅｔｂ ｉｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｆｒＰＩ ｐ ｒ ｍｅｅ ｄｕ ｔ ｎ ．Ｔｈ ｉ ｌｔ ｎ ｉ Ｄ ａａ ｔｒｉ ａ ｒ ｎ ｂ ｓｎ ｕ ｚ ｈ ｏ ｙ ｔ ｓａ ｌ ｏ ｔｏｌ ｏ Ｄ ａ ａ ｔｒａ ｊｓｍｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅｓｍｕ ａｉ ｓ ｏ
作 为一 门新兴 的理 论 和 技 术 ， 是 传 统 控 制发 展 的 它 高级 阶段 ， 主要 用 来 解决 那 些 用 传 统 方 法 难 以解 决 的复 杂 系统 的控 制 ， 模糊 控 制 作 为 智 能 控 制 的典 型 代表被 广 泛采 用口 。模糊 控 制是 以模糊 数学 及模 糊 ］ 逻 辑 为基 础 的一 种 计 算 机 控 制 ， 一 种 非 线性 的智 是 能控制 。模 糊控 制 对被 控对 象不 需要 建立 精确 的数 学模 型 ， 只需根 据人 的经 验 、 模拟 人 的逻辑 推理 对被
（Ｘｉｎ Ｒａｌ ｙＶｏ ａｉｎ ｌ８ ｃ ｎｃ ｌ ｎ ｔｔｔ ，Ｘｉｎ ７ ０ １ ＇ ｉ ａ ｗａ ｃｔｏ ａ ＬＴｅ ｈ ｉａ ｓｉｕｅ Ｉ ＇ １ ０ ４，Ｃｈｎ ） ａ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｄ ａ ｈ ｃ ｕ ｌ ｙ ｐ ｏ ｌｍ ｆ ｒ ｕ ｉ ｅ Ｐ Ｄ ｏ ｔｏ ｌ ｒ ｓ ｃ ｓ ｐ ｏ ｄ ｐ ａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｎ ｒ ｌ ｎ ｒ ｃ— ｓｒ ｃ ： ｍｅ ｔｔ ｅ ａ ｔ ａｉ ｒ ｂ ｅ ｏ ｏ ｔｎ Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｕ ｈ ａ ｏ ｒ ａ ａ ｔ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｌ ｗ ｏ ｔ ｏ ｌ ｇ ｐ ｅ ｉ ｔ ｅ ｉ ｉ
ｓｏ ｉｎ，ｔ ｅａ ｊｓｍｅ ｔｏ Ｉ ｐ ｒ ｍｅｅｓｉ ｙ ａ ｃｐ ｏ ｅｓｗａ ｅ ｉｎ ｄ ｔ ｍｐ ｏ ｅｔ ｅａ ａ ｔｂｌ ｙａ ｄｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｃ ｕ ｈ ｄｕ ｔ ｎ ｆＰ Ｄ ａ ａ ｔｒ ｎ ａｄ ｎ ｍｉ ｒ ｃ ｓ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏｉ ｒ ｖ ｈ ｄ ｐ ａ ｉｔ ｎ ｈ ｏ ｔｏ ｃ — ｉ ａ
密 封等 密封 方 式相 比， 被 密封设 备 的同轴 度 、 的 对 轴 表 面粗 糙度 及 端 面等 制 造 和 安 装 精 度 要 求 低 ， 便 方
中参 数 自整 定的模 糊 Ｐ Ｄ控 制 系统 。利 用模糊 理论 在 线对 Ｐ Ｄ参数 进行 调 整 ， Ｉ Ｉ 构成参 数 自整 定 Ｐ Ｄ控 制 Ｉ
器 。通过 ＭＡＴＬ ／ Ｉ ＡＢ Ｓ ＭＵＬ ＮＫ 仿 真 ， 真 结果 表 明 ， 经 典 的 Ｐ Ｄ 控 制 方 式相 比较 ， 控 制 方 式在 快 Ｉ 仿 与 Ｉ 该
模 型 等先决 条 件而 成为 工业 生 产过 程 中最常 用 的控
制 算 法 ， 其 适 用 于 可 建 立 数 学 模 型 的确 定 性 系 尤 统 ＿ 。然而 实 际工 业 生 产 过 程 往往 具 有 非 线 性 、 １ ］ 时 变 不确 定性 ， 以 建 立 精 确 的 数 学 模 型 ， 用 常 规 难 应 Ｐ Ｄ控 制 器不 能达 到理 想 的控 制效 果 ｒ 。智 能控 制 Ｉ ２ ］
速 性 、 态性及 准确性 方 面都 有较 大提 高。 稳 关键 词 ： Ｉ Ｐ Ｄ控 制 器 ； 模糊 规 则 ； 自整 定 ； 真 仿 中 图分 类 号 ： ＴＭ ７ ２３ 文献 标 志码 ： Ａ
ＬＩ Ｈ ｕ Ｎ ｉ
Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ａ ａ ｔｒＳ ｌ ａ ｊ ｓｉｇ Ｐ Ｄ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｂ ｓｄ ｏ ｕ ｚ ｌｓ ｓａ ｃ ｎ Ｐ ｒ ｍｅｅ ｅｆ ｄ ｕ ｔｎ Ｉ ｏ ｔｏｌ ａ ｅ ｎ Ｆ ｚ ｙＲｕｅ － ｅ
基于模糊 规 则参数 自整定 Ｐ Ｄ控制 器的仿真研 究 Ｉ
林 辉
（ 安 铁 路 职 业 技 术 学 院 ，陕 西 西安 ７ ０ １ ） 西 １０ ４
摘 要 ： 对 常规 Ｐ Ｄ控 制 器参 数整 定 不 易、 应性 差 、 制 精 度 不 理 想 的现 状 ， 出 了在 动 态过程 针 Ｉ 适 控 提
ｍａ ｅｂ ＡＴＬ ｄ ｙＭ ＡＢ／ Ｉ Ｕ Ｌ ＮＫ ，ｔ ｅ ｓｍｕａ ｉｎ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｍｅｈ ｄ ｉ ｇ ｅ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ｐ ｃｓ ＳＭ Ｉ ｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｏ ｔｏ ｔ ｏ ｓ ｒ ａｌ ｉ ｒｖ ｄ ｉ ｈ ｓ ｅ ｔ ｓ ｙ