多传感器融合技术.doc

自适应模糊 PID控制系统构造及仿真
电子科学与技术
S100400475 邓子文
自适应模糊 PID控制原理与结构
在传统 PID控制的基础上，将控制规则的条件和操作用模糊集表示，并把这些自适应模糊 PID控制系统构造及仿真
电子科学与技术
S100400475 邓子文
自适应模糊 PID控制原理与结构
在传统 PID控制的基础上，将控制规则的条件和操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关息 （如评价指标、 初始 PID 参数等） 作为知识存入计算机知识库中， 然后计算机根据控制系统的实际响应况， 运用模糊推理， 即可自动实现对 PID 参数的最佳调整。
自适应模糊控制器以误差e和误差变化作为输入，可以满足不同时刻的e和 对 PID 参数自整定的要求。常见结构如图1。
图 1 自适应模糊控制器结构
PID 参数模糊自整定是找出 PID3 个参数与e和 之间的模糊关系，在运行中通过不断检测和 ，根据模糊控制原理来对 3 个参数进行在线修改，以满足不同e和 时对控制参数的不同要求， 而使被控对象有良好的动稳态性能。
从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等方面来考虑，，， 的作用如下 ：
（1） 比例系数 的作用是加快系统的响应速度， 提高系统的调节精度。 越大， 系统的响应速度越快，系统的调节精度越高， 但易产生超调， 甚至导致系统不稳定。 取值过小， 则会降低调节精度， 使响应速度缓慢， 从而延长调节时间， 使系统静态、 动态特性变坏。
（2） 积分作用系数的作用是消除系统的稳态误差。越大，系统的稳态误差消除越快，但过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。 若
过小，将使系统稳态误差难以消除，影响系统的调节精度。
（3） 微分作用系数的作用是改善系统的动态特性。其作用主要是能反应偏差信号的变化趋势。并能在偏差信号值变得太大之前， 在系统引入一个有效的早期修正信号， 从而加快系统的动作速度， 减少调节时间。
PID 参数的整定必须考虑到在不同时刻3个参数的作用以及相互之间的互联关系。模糊自整定PID是在PID算法的基础上， 通过计算当前系统误差e误差变化，利用模糊规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表进行参数调整。
模糊控制设计的核心是总结工程设计人员的技术知识和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到针对，，，3个参数分别整定的模糊控制表。
，，的模糊规则如表1~3。
表1 的模糊规则表
表2 的模糊规则表
表3 的模糊规则表
，，的模糊控制规则表建立好后， 可根据如下方法进行，，的自适应校正。
将系统误差e和误差变化率 变化范围定义为模糊集上的论域。
其模糊子集为，,子集中元素分别代表负大， 负中， 负小， 零， 正小， 正中， 正大。根据，，个参数模糊规则表构造一个两输入 （e，
） 三输出（Δ，Δ，Δ）3模糊控制器， 。（如图 2）
图2 模糊PID控制器构成
图3 自调整工作流程图
49 条模糊规则形式如下：
（1）if（e is NB) and ( is NB) then (