模糊控制控制器设计.doc

基于 Matlab 的 PID 温控系统的设计与仿真摘要温度控制普遍应用于过程控制,工业控制等自动化生产线,温度控制的好坏直接影响生产水平,PID 在温度控制系统中的起着重要的作用,。PID 控制是温控系统中一种典型的控制方式。是在温度控制中应用最广泛、最基本的一种控制方式。随着科学发展。各行各业对温控精度要求越来越高,经典 PID PID 控制的引入是精密温控系统的发展趋势,在温度控制系统中起着重要的作用。 Keyword :温度控制 PID 模糊控制 MATLAB 仿真第一章 模糊控制方法在传统的温度控制方法中, 一般采取双向可控硅装置, 并结合简单控制算法(如PID算法),使温度控制实现自动调节。但由于温度控制具有升温单向性、大惯性、大滞后等特点, 很难用数学方法建立精确的模型, 因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。鉴于此,本文拟以模糊控制为基础的温度智能控制系统, 采用人工智能中的模糊控制技术, 用模糊控制器代替传统的 PID 控制器,以闭环控制方式实现对温度的自动控制。 1965 年,扎德首次提出用“隶属函数”概念来定量描述事物模糊性的模糊集合理论, 从而奠定了模糊数学的基础. 模糊数学可用来描述客观事物中的模糊概念, 人们用模糊数学的知识模仿人脑的思维方法, 对模糊现象进行识别和判决,给出精确的控制量, 实现对被控对象的控制, 这种方法称为模糊控制. 模糊控制与经典控制和现代控制相比, 主要优点是它不需要建立精确的数学模型,因此, 对一些无法建立数学模型或难以建立精确数学模型的被控对象, 采用模糊控制方法,, 模糊控制理论及模糊控制系统的应用发展很快, 模糊控制已成为智能控制的重要组成部分. 模糊控制是一种从宏观行为上调控系统相应关系的控制策略, 其关键在于用语言描述的控制规则, 通常用“IF? THEN ?”的方式来表达实际控制过程中专家的知识和经验. 为实现对工业过程的实时控制, 设计者往往采用离线方式进行模糊控制器的设计, 即对输入确切量模糊化, 再进行模糊合成运算, 最后进行模糊判决才能得到确切的控制量, 并以控制表( 查询表) 形式存入计算机. 本文中在 Matlab 基础上, 通过具体实例介绍了如何利用 Simulink 和Fuzzy 工具箱对控制系统进行设计和仿真。第二章 模糊控制器的选择采用温度偏差,即实际测量温度与给定温度之差 e 及偏差变化率 ec 作为模糊控制器的输入变量,输出 U为“PWM 波(脉冲宽度调制)”控制发热电阻的功率, 来调节温度箱内温度的升降,形成典型的双输入单输出二维模糊控制器。然后运用MATLAB 中的 FIS 编辑器,建立温度箱的 Mamdani 型模糊控制器,如图 所示。温度偏差 e、温度偏差变化率 ec和输出变量 u的语言变量 E,Ed,u都选择为{NB ,NM,NS,Z,PS,PM,PB} ,其中 P和N 分别表示正与负, B,M,S 分别表示大、中、小, Z表示 0。 双输入单输出模糊控制器 控制决策及隶属度函数其中, 为E, 为EC,隶属函数图,E和EC的量化论域为[-6 , 6]; 为U隶属函数图,EC的量化论域为[-6 ,6]。不同的系