模糊控制算法PID算法比较分析.docx

模糊控制算法PID算法比较分析
电气学院控制理论与控制工程专业徐磊学号：10310070

一：题目
对于已知系统的传递函数为:，假设系统给定为阶跃值R=1，系统的初始值R(0)=0，试分析设计
常规的PID控制器
常规的模糊控制器
比较两种控制器的控制效果
当通过改变模糊控制器的比例因子时，分析系统响应有什么变化？

二：思路
对于模糊控制，采用二维输入，分别是误差e和误差变化率e,然后通过增益放大，输入到模糊控制器中，然后模糊控制器输出也通过增益放大。模糊控制器的输入、输出论域取值为[-6，6]，隶属度均匀划分为五个区域，隶属度函数采用梯形和三角形函数。
µ
NBNSZE1PSPB

-6-5-3-2-10123456

两个输入和一个输出的隶属度函数相同。
程序框图如下：

三：程序
clear;
num=1;
den=[10,1];
[a1,b,c,d]=tf2ss(num,den);
x=[0];%状态变量初始
T=0.01;%采样周期
h=T;
N=10000;%采样次数
td=0.5;%延时时间
Nd=50;%延时周期
R=1*ones(1,N);%输入信号
e=0;de=0;ie=0;%误差，误差导数，积分
kp=12.5;ki=0.8;kd=0.01;
fork=1:N
uu(1,k)=-(kp*e+ki*de+kd*ie);%PID输出序列
ifk<=Nd
u=0;
else
u=uu(1,k-Nd);
end
%龙格库塔法仿真
k0=a1*x+b*u;
k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u;
k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u;
k3=a1*(x+h*k2)+b*u;
x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6;
y=c*x+d*u;
e1=e;
e=y(1,1)-R(1,k);
de=(e1-e)/T;
ie=ie+e*T;
yy1(1,k)=y;
end
%设计模糊控制器
a=newfis('Simple');
a=addvar(a,'input','e',[-6,6]);
a=addmf(a,'input',1,'NB','trapmf',[-6-6-5-3]);
a=addmf(a,'input',1,'NS','trapmf',[-5-3-20]);
a=addmf(a,'input',1,'ZR','trimf',[-202]);
a=addmf(a,'input',1,'PS','trapmf',[0235]);
a=addmf(a,'input',1,'PB','trapmf',[3566]);
a=addvar(a,'input','de',[-66]);
a=addmf(a,'input',2,'NB','trapmf',[-6-6-5-3]);
a=addmf(a,'input',2,'NS','trapmf',[-5-3-20]);
a=addmf(a,'input',2,'ZR','trimf',[-202]);
a=addmf(a,'input',2,'PS','trapmf',[0235]);
a=addmf(a,'input',2,'PB','trapmf',[3566]);
a=addvar(a,'output','u',[-66]);
a=addmf(a,'output',1,'NB','trapmf',[-6-6-5-3]);
a=addmf(a,'output',1,'NS','trapmf',[-5-3-20]);
a=addmf(a,'output',1,'ZR','trimf',[-202]);
a=addmf(a,'output',1,'PS','trapmf',[0235]);
a=addmf(a,'output',1,'PB','trapmf',[3566]);
%规则表
rr=[55443
54433
44332
43322
33221];
r1=zeros(prod(size(rr)),3);%初始化
%r1赋值
k=1;
fori=1:size(rr,1)
forj=1:size(rr,2)

r1(k,:)=[i,j,rr(i,j)];
k=k+1;
end
end

r2=ones(25,2);
rulelist=[r1,r2];%得到规则表

a=addrule(a,rulelist);
e=0;de=0;ie=0;
x=[0];
ke=8.5;kd=0.5;ku=2.2;%增益，比例因子
ki=0.01;

fork=1:N
e1=ke*e;
de1=kd*de;
ife1>=6
e1=6;
elseife1<=-6
e1=-6;
end
ifde1>=6
de1=6;
elseifde1<=-6
de1=-6