基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究 方案 - 图文

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对控制参数的不同要求,从而使对象具有良好的动、静态性能,模糊控制的核心是总结工程设计人员的技术和实际操作经验,建立合适的模糊规则表,得到针对3个参数KP 、KI、KD,分别整定的模糊规则表。

3常规PID和模糊自适应PID控制系统的仿真比较

利用MATLAB中的SMULllVK工具箱和模糊逻辑工具箱可以对经典P 1U控制系统和模糊自适应PID控制系统进行仿真,

G(S)?1

(5s?1)(2s?1)(10s?1)3.1常规PID控制系统仿真

在MATLAB中,构建PID控制系统仿真的模型如图3所示。利用稳定边界法、按以下步骤进行参数整定:

图3 PID控制系统仿真模型

(1) 将积分、微分系数TI=inf ,TD=0,KP置较小的值,使系统投入稳定运行,若系统无法稳

定运行,则选择其他的校正方式,

(2) 逐渐增大KP, 直到系统出现等幅振荡,即临界振荡过程,记录此时临界振荡增益KC

临界振荡周期TC 。 (3) 按照经验公式:KP?0.6KC ,TI?0.5TC,TD?0.125TC。整定相应的PID参数,然

后进行仿真校验。

等幅振荡时:

KC=12.8,TC=25-10=15

临界稳定法整定后参数:

KP= 7.6800 ; Ti= 7.5 Td= 2

KI?KP

TT,KD?KPD 得到 KI=1,KD=15 TIT

等幅振荡如图4,

1.8

1.6 1.4 1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2 00

102030405060708090100图4 系统等幅振荡

临界振荡整定法整定后图形如下:

1.6 1.4

1.2

1 0.8

0.6 0.4

0.2

0

0102030405060708090100图5 传统PID控制系统仿真结果

3.2模糊自适应PID控制系统仿真

首先利用F IS图形窗口创建1个两输入(e、ec)和三输出(KP、KI、KD)的Mamdani推理的模糊控制器,如图6

设输入(e、ec)的论域值均为(-6,6),输出(KP、KI、KD)的模糊论语为(-3,3),取相应论域上的语言值为负大(NB)、负中(NM)、负小(N S)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)和正大(PB),而令所有输入、输出变量的隶属度函数均为trinf如图6,图7所示;图9为P ID控制的3个参数(KP、Ti、TD)的模糊控制规则。

图6 模糊控制器窗口

图7 E、EC的模糊论域和隶属函数

图8 KP、KI、KD的模糊论域和隶属函数

图9 模糊控制规则

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