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,,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

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,,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,往往能获得较满意的控制效果. 目前,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,。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。

控制决策及隶属度函数
其中,,,隶属函数图,E和EC的量化论域为[-6,6];,EC的量化论域为[-6,6]。不同的系统, 其模糊集的隶属函数是不同的, 要根据实际情况和实践经验而定。系统输入