基于MATLAB的参数模糊自整定PID控制器的设计与仿真研究

本文介绍了一种基于模糊控制原理的参数自整定PID控制器的设计方法。同时利用MATLAB中的SIMULINK和模糊工具箱进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制器具有鲁棒性强、没有超调、快速性和稳定性较好等特点。

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专题

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要：本文介绍了一种基于模糊控制原理的参数自整定 PD控制器的设计 I

方法，同时利用 MAr 1 AB中的 SMU K和模糊工具箱进行了仿真 I I UN研究。仿真结果表明控制器具有鲁棒性强、有超调、速性和稳该没快定性较好等特点。 关键词：模糊控制；I PD控制器；参数整定；真仿

( )参数模糊自整定 PD控制系统的结构 2 I

.弓寓 1 I 根据偏差的比例 ( )积分 ()微分 (进行控 P、 I、 D)制(简称 PD控制 )是控制系统中应用最为广泛的 I, 一

在常规 PD基础上。 I以被控对象的反馈值与目 标值的误差 E和误差变化率 E C作为输入，用模糊

推理的方法对 PD的参数 K、 iK I p K、 d进行在线自整定，以满足不同 E和 E C对控制器参数的不同要求， 从而使被控对象具有良好的动态性能和静态性能。 参数模糊自整定 PD控制系统结构框图如图 l I所示

种控制规律…。是，但常规 PD控制主要是控制具 I

有确切模型的线性被控对象，而对于一些时变和非 线性的系统，常规 PD控制难以达到理想的控制效 I果。常规 PD控制参数的最佳调整还未实现自动 I

化，靠人工凑试的整定方法不仅需要丰富的技巧依和经验，而且十分费时。而模糊控制不依赖被控对 象的精确数学模型，在总结人工操作经验基础上是 实现自动控制的一种方法。

本文根据模糊控制原理，计了一种参数自整设定 P D控制器，人的判断技巧和推理能力参与到 I把控制系统设计中去。基于 MA L B的仿真结果表 TA明，设计具有超调小、该响应速度快、态控制精度稳

图 1 j}模糊目整定 Pl控制系统结构图 蕾数 D

() I 3 PD参数整定原则 E 3] 一

般来说。 I PD控制器的结构和算法已经确定，

控制品质的好坏主要取决于控制参数选择是否合理。据系统在受控过程中对应不同的 E和 E,根 C将 PD

控制参数 K、 iK I p K、 d的整定原则归纳如下：

高等优点。

2参数模糊自整定 PD控锻器的设计 I ( )模糊控制 1

①当 I 较大时，应取较大的 K I E p和较小的 K( d以使系统响应加快 )且使 K= ( i0为避免较大的超调。故去掉积分作用 )。

模糊控制是以模糊集合论、糊数学、糊逻模模 辑推理为理论基础。用计算机控制技术构成的一采

②当 I 中等时， I E应取较小的 K ( p使系统响 应具有较小的超调 )取适当的 K和 K (, i d特别是 K d的取值对系统的响应影响较大 )。

种具有反馈通道的闭环数字控制系统。主要包括模糊量化处理、糊控制规则、糊判决等环节组成模模 的模糊控制器。

③当 I 较小时， I E应取较大的 K和 K( p i以使 系统能有较好的稳态性能 )K, d的取值要恰当，以避

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