模糊自适应整定PID控制.ppt

模糊自适应
整定
PID控制PID控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
在控制理论和技术飞速发展的今天,工业过程控制领域仍有近90%的回路在应用PID控制策略。模糊控制对数学模型的依赖性弱，不需要建立过程的精确数学模型。
因此，针对PID控制和模糊控制的各自特点，国内外学者分别采用不同的方法将模糊控制与PID控制相结合，研究出了多种模糊PID控制器。模糊自适应整定PID控制的概念：
用模糊数学的基本理论和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关信息(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情况，运用模糊推理，自动实现对PID参数的最佳调整。离散情况：模糊自适应PID控制器以误差e和误差变化ec作为输入，可以满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定的要求。
利用模糊规则在线对PID参数进行修改，便构成了自适应模糊PID控制器，其结构如图1所示图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ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec，根据模糊控制原理对3个参数进行在线修改，以满足不同e和ec是对控制参数的不同要求，而使对象有良好的动、静态性能。从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面来考虑，的作用如下：
（1）比例系数kp的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。
（2）积分作用ki系数的作用是消除系统的稳态误差。（3）微分作用kd系数的作用是改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。
表1PID调节参数与系统时间域
性能指标间的关系模糊控制器的设计在输入语言变量的量化域内：
取7个模糊子集{NBNMNSZPSPMPB}分别负大负中负小零正小正中正大。
对应误差e和误差变化率ec的大小量化7个等级,表示为{-3，-2，-1，0,1,2,3}
采样三角隶属函数或者高斯隶属函数，输入的隶属函数如图2、3：图2误差的隶属函数图3误差变化率的隶属函数在输出语言变量的量化域内
取7个模糊子集{NBNMNSZPSPMPB}分别负大负中负小零正小正中正大。
kp,ki,kd的大小量化7个等级,区域以及隶属函数的设置如图4、5、6：
采样三角隶属函数或者高斯隶属函数：图4kp的隶属函数图5ki的隶属函数图6kd的隶属函数e
ec在线模糊推理机构,它可以根据系统误差e及其导数值ec来调整PID控制器的3个参数kp,ki和kd该推理机构可以完成如下的映射:

其中E,EC,Kpf,Kif和Kdf分别是
e,ec,kp,ki和kd的模糊值设模糊关系

式中:Kx为Kpf,Kif,Kdf。

R的隶属度函数为当误差、误差变化率分别取模糊集E、EC时,输出控制量的变化Kx(Kpf,Kif,Kdf)模糊推理可得

K的隶属度函数为4去模糊化式中kp′,ki′,kd′为系统的经典PID参数。在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对PID参数的在线自校正。其工作流程图如图7所示
图7工作流程图ThankYou!