模糊PID与常规PID的比较.doc

最优控制与智能控制基础文献总结报告模糊PID与常规PID的MATLAB仿真比较与分析学生姓名：班级学号：5080628任课教师：段洪君提交日期：2011.04.02成绩：文献总结报告自查表自查项目“是”标√“否”标×1报告是否由本人独立撰写完成2参考文献是否由本人独立查阅完成3文献总结报告是否按时提交4题目是否包含被控对象名称及与本课程相关的控制方法5封面是否按“示样”标准打印，签名是否手写6报告正文是否包含“要求”的三部分7报告正文是否按“样本”格式撰写8报告正文中的公式、图表等是否由本人编辑、绘制9所引用的参考文献在报告正文中是否按顺序标注10参考文献的数量是否达到要求11参考文献的格式是否规范12报告的正文与参考文献的总页数是否在8～10页之间13报告是否达到“总体要求”14报告是否包含对现有文献结论的仿真验证结果15报告是否包含本人的研究内容及结果对所提交报告的自我评价(按百分制打分)1研究的背景及意义随着工业的发展和社会的进步，被控对象越来越复杂，其数学模型的建立也越发困难，对于很多控制对象有的只能建立起粗糙的模型，有的甚至无法建立模型。这类对象往往被称为不确定性系统。对于不确定性系统很难用传统的控制方法取得满意的控制效果。但是对于这类系统，人类却可以凭借自身的操作经验进行很好的控制。于是，人类将这些专家控制经验转化为可以用计算机实现的算法，为不确定性系统的控制开辟一条新途径。而后，控制专家运用模糊控制工具，结合人类的专家控制控制经验建立了一种新型的控制方法-----模糊控制。模糊控制的基本思想是将人类专家对特定对象的控制经验，运用模糊集理论进行量化，转化为可数学实现的控制器从而实现对被控对象的控制。模糊控制器的基本工作原理是：将测量得到的被控对象的状态经过模糊化接口转换为用人类自然语言描述的模糊量，而后根据人类的语言控制规则，经过模糊推理得到输出控制量的模糊取值，控制量的模糊取值再经过清晰化接口转换为执行机构能够接收的精确量。PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时，采用PID控制技术最为方便。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心。它是根据被控过程的特性来确定PID控制器的参数大小。PID控制原理简单、易于实现、适用面广，但PID控制器的参数整定是一件比较困难的事。合理的PID参数通常由经验丰富的技术人员在线整定。在控制对象有很大的时变性和非线性的情况下，一组整定好的PID参数远远不能满足系统的要求。为此，需要引入一套模糊PID控制算法。所谓模糊PID控制器，即利用模糊逻辑算法并根据一定的模糊规则对PID控制的比例、积分、微分系数进行实时优化，以达到较为理想的控制效果。模糊PID控制共包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊、PID控制器等几个重要组成部分。计算机根据所设定的输入和反馈信号，计算实际位置和理论位置的偏差e以及当前的偏差变化ec，并根据模糊规则进行模糊推理，最后对模糊参数进行解模糊，输出PID控制器的比例、积分、微分系数。常规的PID控制器在非线性时变，滞后较大的系统中鲁棒性不强，控制效果不理想。而模糊PID控制器既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有常规PID控制精度高的特点,在工业控制中得到广泛的应用。本文通过运用用MATLAB6.1的模糊控制工具箱设计模糊控制器，然后用MATLAB的simulink进行了仿真。仿真结果表明,在工况有较大变化和存在扰动情况下,模糊控制系统性能优于常规PID控制。2模糊控制的研究现状2.1国外模糊控制的研究现状1965年扎德在《信息与控制》杂志上先后发表了"模糊集"(FuzzySets)和"模糊集与子系统"(FuzzySets&Systems),产生了模糊集合论,奠定了模糊集理论和应用研究的基础。但"模糊"一词却在美国科技界遭到怀疑和反对,为此而影响了模糊逻辑在美国的研究和应用推广。1968年扎德首次公开发表其"模糊算法"。1973年发表了语言与模糊逻辑相结合的系统建立方法。1974年伦敦大学Mamdani博士首次尝试利用模糊逻辑,成功地开发了世界上第一台模糊控制的蒸气引擎。1965～1974年是模糊控制发展的第一阶段,即模糊数学发展与成形阶段。其间于1972年,日本模糊系统研究基金会建立,后来成为国际模糊系统协会(IFSA)的日本办事处。第二阶段大约从1974～1979年,这是产生简单模糊控制器的阶段。在这期间,美国加州一公司率先生产了世上第一只模糊逻辑芯片。1980年丹麦的斯密司公司首次应用芯片在水泥烘干机中成功地实现了模糊逻辑控制,但其自适应能力和鲁棒性有限,稳态精度也不够理想。1979年至今是发展高性能模糊控制的第三阶段。1979年T