模糊控制与传统PID控制比较.doc

模糊控制
与传统PIＤ控制比较

引言：
模糊控制不需要确定系统的精确数学模型,是一种基于规则的控制．模糊控制在智能控制领域由于理论研究比较成熟、实现相对比较简单、适应面宽而得到广泛的应用。不论是对复杂的水泥回转窑的控制,还是在智能化家用电器中的应用,模糊控制都充当着重要的角色。
一个典型工业过程通常可以等效为二阶系统加上一个非线性环节（如纯滞后)，给出如下典型控制对象传递函数的一般形式:
Gp（ｓ)=K＊e—τs/(Ｔ1s+1)(T2s+１)
PIＤ控制：
ＰＩD控制是自动控制领域产生最早、应用最广的一种控制方法。
PＩD控制原理图：

PID控制器传递函数的一般表达式为:
Gｃ(s）=kp＋ｋi/s+ｋd＊s
kp为比例增益;ｋi为积分增益；kd为微分增益
控制器的关键是确定三个增益值,在ｓｉmｕｌiｎk中搭建PID系统控制模型如下图示:

PID仿真结果:

模糊控制:
模糊控制是运用语言归纳操作人员的控制策略,运用变量和模糊集合理论形成控制算法的一种控制。
模糊控制原理框图:

一个基本模糊控制器主要有三个功能：
模糊化：把精确量（如偏差e和偏差变化eｃ)转化为相应的模糊量(E、EＣ）;
模糊推理：按总结的语言规则（模糊控制规则表)进行模糊推理;
模糊判决:把推理结果(U)从模糊量转化为可以用于实际控制的精确量(u)
模糊控制器的基本机构

设计模糊控制器主要步骤：
选择偏差e、偏差变化ｅc和控制量u的模糊语言变量为E、EＣ和U。根据e、ec和u实际的基本论域,设定E、EC和U论域都为［-6,6]，可以确定出量化因子Ke、Ｋc和比例因子Ku。.
选取E、ＥC和U的各语言变量直，正大PB，正中PM，正小ＰS,零ZＥ，负小NS，负中NM，负大NB，它们各自在论域上的模糊子集隶属度函数均为三角形,

3．根据总结的人工操作策略设计出模糊控制策略表：
eｋ=yr-yk△ek＝ek-ｅｋ－1
模糊规则：
eｕNBＮMNSZＥPSPMPB

ｄｅPBZEPＳPSＰMＰMPBＰBPMＮSＺEPＳPSPＭPMＰBPSNＳＮSZＥＰＳＰSＰMＰMZＮMNＳNSＺEPSPＳPMNSＮＭNMＮSNSZＥPＳPSNMNBNMNMNＳＮＳＺEPＳＮＢＮBNBNMＮMNSNＳZE
选择一种模糊判决方法，将控制量由模糊量变为精确量,这个过程叫做“去模糊化”,这里采用“面积平分法”

仿真结果:

总结：
设给定ｒ为单位阶跃输入,通过改变控制对象象的参数，在同一坐标内观察它们的输出ｙ响应曲线对两种控制方案的性能进行对比分析，模糊控制器比ＰID控制器,动态性能很好,上升速度快,基本没有超调。