基于模糊PID算法的转速控制系统的研究概要
基于模糊PID控制器的控制方法研究
同时，可以考虑将其他先进的控制算法如神经网络、滑模控制等与模糊PID控 制相结合，以提高控制系统的综合性能。
此外，为了更好地应对复杂多变的实际情况，可以对控制系统进行在线调整和 优化。例如，通过实时监测水温及其变化趋势，自适应调整模糊PID控制器的 参数，以适应不同的工况条件。这样的自适应控制策略能够使控制系统更加智 能化，提高其应对各种复杂情况的能力。
2、易于实现智能化。模糊控制器可以通过模糊规则和隶属度函数对人类的控 制经验进行模拟，从而实现智能化控制。
3、易于实现自适应控制。模糊控制器可以根据被控对象的变化自动调整模糊 规则和隶属度函数，从而适应不同的被控对象和工况条件。
参考内容
一、引言
在控制系统中，PID控制器是一种广泛使用的调节器，其通过比例、积分和微 分三个环节对系统输出进行调节，以达到对系统性能的优化。然而，传统的 PID控制器设计方法往往需要根据经验或者实验调整其参数，而且对于一些复 杂的系统，其参数调整可能会非常困难。为了解决这个问题，我们提出了一种 基于模糊控制理论的PID控制器设计方法。
二、模糊控制理论
模糊控制理论是一种基于模糊集合论和模糊推理的控制理论。它通过将输入变 量模糊化，将精确的输入变量转化为模糊变量，然后通过模糊推理得到输出变 量的模糊值，最后再通过反模糊化得到精确的输出值。这种控制方法能够处理 不确定性和非线性的问题，因此在许多领域得到了广泛的应用。
三、基于模糊控制理论的PID控 制器设计
基于模糊PID控制器的控制方 法研究
基本内容
本次演示旨在探讨模糊PID控制器在控制方法中的应用与研究。首先，我们将 简要介绍PID控制方法的基本原理和应用，然后分析模糊控制器相较于传统 PID控制器的优势。接下来，我们将通过一个具体的工业控制案例来研究模糊 控制器的应用效果及优缺点。最后，对本次演示的主要观点和结论进行总结， 并展望未来基于模糊控制器的控制方法的发展前景。
基于模糊自适应PID算法的电液比例阀控马达转速的研究
基于 模 糊 自适 应 ＰＤ算 法 的 电液 比例 Ｉ 阀控马 达 转 速 的研 究
殷 雪艳 孙 路
（ 陕西 国防工 业职业技 术 学院 ， 陕西 西安 ７ ００ ） １３２ 摘 要： 把模糊 自适应 ＰＤ 方法应 用 于液压 马达的转 速控 制 ， 立 了比例 阀控 液压 马达 转 速的数 学 模型 。 Ｉ 建 设
式中
△ Ｌ＝ ｋＡ 一ｋ△ Ｌ Ｑ ｑｘ ｃ ｐ △Ｑ—— 负 载流量 变化
— —
依靠常规 ＰＤ控制难以取得很好的控制效果。而将模 Ｉ
糊 控制 和 ＰＤ控 制相 结合是 一种优 化液 压系 统控制性 Ｉ 能 的有效 方法 。这种 控制 系统一 方面 可使 ＰＤ控以接受电信号的指令 ， 连续地控制液压系统的 参数， 具有 响应快 、 本 低 等优 点 ， 工 业 实 际 中被 广 成 在 泛 使用 。
电液 比例 阀控 制 系统 是 复 杂 的非 线性 高 阶系 统 ，
１
比例 阀控液压马达 的数学模型
１ １ 电液 比例 阀的负载流 量方 程 ．
ＹＩ Ｘｕ ｙ ｎ，Ｓ Ｎ ｅ ａ ＵＮ Ｌｕ
（ ｈａ ｘ Ｉｓ ｔ ｅｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｘ ｈ １３ ２， ＨＮＪ Ｓ ａｎｉ ｎｔｕ ｆ ｃｎ ｌ ， ｉｎ７ ０ ０ Ｃ ｉｔ Ｔ ｇ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ，ｕ ｉ ｇ ｔｅ Ｆｕ ｚ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｓｎ ｈ ｚ ｙ—ＰＩ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｔｒ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ｒ ｐ ｒｉｎ ｌｖ ｖ Ｄ ｔ ｏ ｎ ｈ ｄ ａ ｌｃ ｍｏｏ ｐ ｅ ｏ ｔｏ ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｔ ａ ａ ｅ ｏ ｌ
电动伺服放大器1接收靖i图7高中心车床刀架同步进给系统框图图8交流伺服电动机的速度电流波形在实际工程中为了保证各个主轴转速档都与原系统转速相同将光电编码器安装在原来安装自整角发送机的后轴上保证了整个编码器发出的控制脉冲与原来自整角发送机发出的指令一样
基于模糊PID算法的自动控制研究
基于模糊PID算法的自动控制研究基于模糊PID算法的自动控制研究摘要：随着科技的发展和工业化进程的加快，自动控制系统在许多领域里都得到了广泛应用。
传统的PID控制算法虽然具有简单、易实现等优点，但在复杂的控制环境中效果较差。
为了克服这些问题，人们提出了一种基于模糊PID算法的自动控制方法。
本文将详细介绍模糊PID算法的原理和应用，并通过实验验证了其在自动控制系统中的有效性。
关键词：PID控制算法、模糊控制、自动控制系统一、引言自动控制系统是通过对被控对象进行测量和调节，实现系统参数的自动调整，从而使系统在给定的条件下保持所要求的稳定性和性能。
PID控制算法是目前应用最广泛的自动控制算法之一，通过对系统误差的反馈调整，可以实现对被控对象的精确控制。
然而，传统的PID控制算法在一些复杂的控制环境中存在一些问题，如对系统非线性特性的适应能力差、鲁棒性较弱等。
为了提高自动控制系统的性能，人们提出了一种基于模糊PID算法的控制方法。
模糊控制是一种基于模糊逻辑原理的控制方法，它通过模糊化输入和输出，建立模糊规则库，通过模糊推理和解模糊操作，实现对系统的控制。
模糊PID算法将模糊控制和PID控制相结合，通过引入模糊控制的思想和方法，克服了传统PID控制算法的一些缺点，提高了控制系统的性能。
二、模糊PID控制算法原理模糊PID控制算法是在传统PID控制算法的基础上引入了模糊控制的思想和方法。
传统PID控制算法主要包括比例环节、积分环节和微分环节，通过对误差进行线性加权，实现对控制对象的调节。
而模糊PID控制算法将比例环节、积分环节和微分环节分别模糊化，通过模糊控制的方法来求解模糊化的输入和输出。
模糊PID控制算法的模糊化过程主要包括模糊化输入、建立模糊规则库和模糊推理三个步骤。
模糊化输入主要是将实际输入转化为模糊输入，建立模糊规则库是通过人工经验，将模糊输入和模糊输出之间的关系进行建模，模糊推理是通过将模糊化的输入和模糊规则库进行运算，得到模糊输出。
模糊PID控制在电机调速系统中的应用
2019.02设计与研发模糊PID控制在电机调速系统中的应用刘光星，贺刚，张毅(西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西西安，710065)摘要：在电机调速系统中应用模糊PID控制，利用模糊控制规则在线对参数进行修改，达到因被控设备因结构改变或外 部因素千扰，在控制任务不变的情况下需要实时整定PID参数的控制要求。
由模糊控制器对PID控制参数进行实时整定，能比直接设置PID参数更方便更及时从而控制效果也更显著。
把PID控制和模糊PID控制这两种方法在MATLAB软件下 对两种方式进行仿真,仿真结果验证了模糊PID的控制效果更为突出。
关键词：调速系统；模糊PID ;电机Application of fuzzy PID control in motor speed regulation systemLiu Guangxing,He Gang,Zhang Yi(X r an Shi You college Shaanxi key laboratory of oil and gas well measurement and controltechnology,Xi^an Shaanxi,710065)Abstract :Fuzzy PID control is applied in motor speed regulation system and uses the fuzzy control rules to modify the parameters online to meet the control requirements of real-time tuning PID parameters under the condition that the control task remains unchanged due to the structure change of the controlled equipment or external factors.It is more convenient and timely to adjust PID control parameters in real time by fuzzy controller than to set PID parameters directly,thus the control effect is more significant.The two methods of PID control and fuzzy PID control are simulated by MATLAB,and the simulation results show that the fuzzy PID control effect is more prominent.Keywords:Speed regulation system;Fuzzy PID;motor0引言电机调速系统能否精确及时的对电机进行控制是控制 系统性能的体现，自从传统PID控制器出现以来，由于其结构 简单、稳定性好、工作可靠、调试方便等优点被广泛应用于工 业控制中。
智能控制系统中的模糊PID控制算法研究
智能控制系统中的模糊PID控制算法研究随着现代科技的不断发展，计算机技术和控制系统技术的不断进步，智能控制系统已成为如今工业自动化的不可或缺的一部分。
而在智能控制系统中，PID控制器是重要的控制元件之一。
为了进一步提高PID控制器的性能，模糊PID控制算法应运而生。
一、PID控制器PID控制器是一种常见的控制器，它根据当前的误差、误差的积分值和误差的变化率来决定控制器输出，使被控制对象的输出值尽可能地接近设定值。
PID控制器有着简单的结构和广泛的应用领域，但在一些特殊的场合，PID控制器的效果并不理想。
二、模糊控制理论模糊控制理论是一种基于模糊数学的控制方法，它可以处理那些难以用准确的数学公式来描述的问题。
模糊控制理论的核心是模糊推理和模糊规则库。
通过对一定数量的输入和输出进行建模，通过设计一系列的模糊规则，将模糊推理引入到系统中，从而实现对系统的控制。
三、模糊PID控制算法在现实控制中，PID控制器的输入输出信号常常受到外界干扰或者系统参数变化的影响，这会造成模型参数的变化和系统的非线性。
而模糊PID控制算法可以通过将模糊控制方法和PID控制器相结合，进一步提高智能控制系统的性能。
模糊PID控制算法根据系统的输入输出关系，将系统的动态特性和静态特性通过模糊变换都转化为同一的模糊语言范畴，从而在整个控制系统中完成模糊控制。
四、模糊PID控制算法在实际应用中的优势1、强的鲁棒性模糊控制理论是一种非常鲁棒的控制方法，可以克服各种环境干扰、系统参数变化和控制器失效等因素的影响。
2、输出平滑模糊控制方法可以将输出信号平滑地转化为符合工程应用的稳定信号，从而避免了PID控制器的时间响应过于激烈的问题。
3、灵活可调在模糊控制方法中，各种控制规则都可以通过数学形式来表示，并且可以随时根据需要进行修改，从而可以灵活地调整控制器的性能。
五、结论在现代工业生产中，智能控制系统的需求越来越广泛，同时模糊控制技术也越来越成熟。
基于单片机模糊PID控制算法实验设计
基于单片机模糊PID控制算法实验设计基于单片机的模糊PID控制算法是一种将模糊逻辑和PID控制相结合的控制方法。
模糊PID控制算法在许多工程和科学领域中具有广泛的应用，用于控制各种物理系统，例如机械系统、电子系统和化学系统等。
本文将介绍基于单片机的模糊PID控制算法的实验设计。
一、实验目的本实验旨在通过使用单片机实现模糊PID控制算法，控制一个虚拟物理系统的运动。
通过这个实验，我们可以了解模糊PID控制算法的原理和实现过程，并通过实验结果对其性能进行评估。
二、实验原理模糊PID控制算法是将模糊逻辑和传统的PID控制算法相结合而得到的一种控制方法。
PID控制算法是一种反馈控制方法，它通过测量和计算系统的误差，调整输出控制量，使得系统的运行状态能够接近期望状态。
模糊PID控制算法的原理是，在PID控制算法的基础上，使用模糊逻辑来处理模糊因素，使得控制系统能够对模糊因素有更好的适应性和鲁棒性。
模糊逻辑是对不确定性和模糊性进行建模和处理的一种方法，它能够通过模糊集合和模糊规则来描述和处理模糊因素。
在模糊PID控制算法中，首先使用一组模糊集合来表示误差和变化率的程度，然后建立一组模糊规则，通过模糊推理得到模糊控制量，最后将模糊控制量经过模糊解模糊化得到实际控制量。
这样，通过模糊逻辑的处理，能够使得控制系统对于模糊因素有更好的适应性和鲁棒性。
三、实验步骤1.设计一个虚拟物理系统，可以使用一个电机控制器和一个电机模拟器来模拟物理系统的运动。
2.根据虚拟物理系统的特性，确定控制系统的输入和输出变量，例如位置和速度。
3.设计一组模糊集合来表示位置和速度的程度，例如“远”、“近”、“大”、“小”等。
4.建立一组模糊规则，通过模糊推理得到模糊控制量。
5.设计一个PID控制算法，用于计算系统的误差和调整输出控制量。
6.将模糊控制量和PID控制量相结合，得到最终的实际控制量。
7.使用单片机编程语言，例如C语言，实现上述的模糊PID控制算法。
模糊PID控制报告
1．1课题研究背景及意义伴随着现代工业的快速发展，标志着一个国家工业实力的相应设备如精密机床、工业机器人等对其“驱动源”一电伺服驱动系统提出了越来越高的要求。
而基于正弦波反电势的永磁同步电动机(简称PMSM)因其卓越的性能已日渐成为电伺服系统执行电动机的“主流”[1]，随着现代电力电子技术、微电子技术及计算机技术等支撑技术的快速发展，以永磁同步电动机作为执行机构的交流伺服驱动系统的发展得以极大的迈进。
然而伺服控制技术是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分。
随着国内交流伺服电机及驱动器等硬件技术逐步成熟，以软形式存在于控制芯片中的伺服控制技术成为制约我国高性能交流伺服技术及产品发展的瓶颈。
研究具有自主知识产权的高性能交流伺服控制技术，尤其是最具应用前景的永磁同步电动机伺服控制技术，具有重要的理论意义和实用价值[2,3]。
1．2伺服系统简介1．2．1伺服系统的定义伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分[4]，其系统结构如图1．1所示。
图1-1伺服系统结构根据伺服系统图1．1中各组成部分的区别，伺服系统有多种不同的分类方法。
按照执行元件即电机的类型通常可分为直流伺服系统和交流伺服系统；根据控制器实现方法不同，可分为模拟伺服系统和数字伺服系统；根据控制器中闭环的多少，可分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统[5]。
1．2．2伺服系统的发展状况对于发展高性能交流伺服系统来说，由于在一定条件下，作为“硬形式’,存在的伺服电机、逆变器以相应反馈检测装置等性能的提高受到许多客观因数的制约；而以“软形式”存在的控制策略具有较大的柔性，近年来随着控制理论新的发展，尤其智能控制的兴起和不断成熟，加之计算机技术、微电子技术的迅猛发展，使得基于智能控制的先进控制策略和基于传统控制理论的传统控制策略的“集成"得以实现，并为其实际应用奠定了物质基础【6】。
基于模糊PID技术的控制器研究
基于模糊PID技术的控制器研究作者姓名1，作者姓名2(1.作者单位正式对外名称，省份城市邮编；2.作者单位正式对外名称，省份城市邮编)摘要：文中通过对PID控制和模糊控制的原理和特点进行介绍，介绍了一种基于模糊PID控制器的模糊PID自整定控制方法，解决了工程机械多功能实验台在二次调节加载系统中的控制问题。
在该PID控制的规划和设计过程中，对基于模糊PID技术的控制原理进行了详细说明，并对其中的模糊变量和隶属函数进行了明确，制定出合适的模糊规则和相应的推理和解模糊的具体方法。
最后，对分别采用PID控制和模糊PID控制的试验台二次调节加载系统进行了模拟仿真，仿真结果表明，模糊PID控制器的校正效能良好，能够改变二次调节加载系统的动态响应，大幅提高控制器的控制效果。
关键词：模糊PID控制器；二次调节；控制原理；Matlab仿真The Research of Controller Based on thetechnology of fuzzy PIDAbstract:n this paper, through the PID control and fuzzy control to the principle and characteristics are introduced, this paper introduces a kind of fuzzy PID controller based onthe fuzzy PID control method auto-tuning, solve the multi-function equipment engineering machinery in the secondary adjusting the loading system control problem. In the PID controlof planning and design process, based on the fuzzy PID technology for the control principleof a detailed illustration, and the fuzzy variables and membership functions of the clear, to make out proper fuzzy rules and the corresponding specific methods of fuzzy reasoning reconciliation. Finally, the PID control and fuzzy respectively of PID control test rig secondary adjusting loading system simulation, the simulation results show that the fuzzyPID controller calibration performance is good, can change the secondary adjusting loadingthe dynamic response of the system and increase the controller control effect.Keywords: Fuzzy PID controller; Secondary regulation; Check Taiwan; Matlab simulation1、引言国内某大学研制的多功能机械试验台，可以对多种工程机械装置进行综合试验和悬挂，用户对机械的牵引和其他加载性能进行深入研究，在试验台上，其牵引的液压系统主要采用二次调节系统进行加载。
模糊PID控制的研究与设计
模糊PID控制的研究与设计摘要：常规PID控制具有原理简单，使用方便等优点。
所以时至今日，在各种控制系统中仍有大量的控制回路具有PID结构。
然而面对存在非线性，时变的复杂控制对象，常规PID 控制器一组整定好的参数往往不能满足控制要求。
而模糊控制是以先验知识和专家经验为控制规则的一种智能控制技术，可以模拟人的推理和决策过程，尤其适用于模型未知的，复杂的非线性系统的控制。
将模糊控制与常规PID控制相结合，利用模糊推理的思想，对PID 控制的参数进行在线整定，构成模糊PID控制。
该控制方法可改善系统的动静态性能，提升控制效果。
关键词：PID控制模糊控制模糊PID控制引言：PID控制时最早发展起来的控制策略之一，由于其具有结构简单，容易实现，控制效果好等优点，且PID算法原理简明，参数物理意义明确，理论分析体系完善，所以以PID 控制为控制策略的各种控制器仍是过程控制中不可或缺的基本控制单元。
但是，实际上一些工业过程不同程度的存在非线性，大滞后，时变性和模型不确定性，采用具有一组整定好的参数的常规PID控制难以获得满意的控制效果。
而模糊控制具有算法简单，易于掌握，无需知晓被控对象的精确数学模型，动态特性较好等优点。
本文将模糊控制与PID控制相结合，构成模糊PID控制，在线修正PID参数，扬长避短，不仅能发挥模糊控制的鲁棒性、动态响应好，上升时间快和超调小的特点，还具有PID控制的动态品质好和稳态精度高的优点。
模糊控制模糊控制是以模糊集合论，模糊数学，模糊语言变量及模糊逻辑为基础的闭环计算机。
模糊控制系统的基本构成如图1所示。
包括输入通道，模糊控制器，输出通道，执行机构，传感器及被控对象。
其中模糊控制器是模糊控制系统的核心部件，其组成结构如图2所示。
图1.模糊控制系统基本结构图2.模糊控制器组成结构PID 控制PID 控制时偏差比例，偏差积分，偏差微分控制的简称。
模拟PID 控制系统原理框图如图3所示。
基于模糊-PID的汽轮机转速控制系统
Ｔ ｒ ｉｅＳｐ ｅ ｎ ｒ ｌ ｓ ｄ ｏ ｕ ｚ — ｕ ｂｎ ｅ ｄＣｏ ｔ ｏ Ｂａ ｅ ｎ Ｆ ｚ ｙ ＰＩ － Ｄ
Ｓ ＵＮ ｉｎｈ ａ． Ｊａ － ｕ ＷＡＮＧ ｅｚ Ｗ ｉＹＵ ｉ ａ ， Ｈａ－ ｎ ｙ
（． ｐ． ｆ ｎｒｌ ｃｅ ｃ ｄＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｈｕ Ｚ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ １ Ｄｅ ｔｏ Ｃｏ ｔ Ｓ ｉｎ ｅａ ｏ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ， ａ ｈ ｎ ｎ ｉｅｓ ｙｏ Ｓ ｉｎ ｎ ｔ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｗ ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ；
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Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｕ ｔｐ ｅ ｐａ ａ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｍ ａ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｒｐ ｗｅ ｌ ｎ ｔ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒ ｕ ｈ ｓｅ ｍ ｅ ｅ ａｏ ｒ ｔｏ ｇ ｙ ｃ ｕ ｌ ｄ ｔａ ｔ ｅ ｍ ｌ ｌ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ ｒｎ ｕ ｌ ａ ｏ ｒｐ ａ ｔｗｉ ｔ ｅ ｏ ｃ —ｈ ｏ ｇ ｔ ａ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒａ ｅ ｓｒ ｎ ｌ ｏ ｐ ｅ ， ｉ ｈ ｈ ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｒ ｌ Ｄ ｏ ｔｏ ｆｔ ｅ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｔｍｅ ｔｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｎ ｈ ｏ ｍａ ＰＩ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｈ ｕ ｂ ｎ ｐ ｅ ａ ’ ｅ ｈ ｏ ｔｏ ｍａ ｄ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｕ ｂ ｎ ｐ ｅ ｄ ｎ ． ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ａ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｅ ｄ
维普资讯
工 业 控 制 与 应 用
基于模糊PID模型的无刷直流电机转速控制
时变 系统 ¨２， ｜ 参数 整定 困难 ， 组 整定 好 的参 数 只 Ｊ 一
能在较 小 的范 围 内有较 好 的控 制 效 果 ， 当参 数 变化
制 论专 家 Ｚｄｈ提 出模 糊 数学 以来 ， 理 论 和方法 ａｅ 其 日臻完 善 ， 短 的几 十 年 里 ， 糊 控 制 （ ｕｚ ｏ— 短 模 Ｆ ｚ Ｃ ｎ ｙ ｔ １广 泛地 应用 于 自然 科 学 和社 会 科 学 和工 程 控 ｒ） ｏ
制领 域 ＿ 。模 糊 逻 辑 具 有 类 似 于人 脑 的 自然 语 ２ ｊ
控制。针对无刷直流 电机（ Ｌ Ｃ 提 出了一种基于 ＨＤ模 型的转速控制方案， Ｂ Ｄ Ｍ） 利用无刷直流 电机的 电压与转矩 转速方程 ， 通
过调节 ＨＤ参数来实现转速 控制 。采用模糊原理对 ＰＤ参数进行模糊化 ， Ｉ 根据 电机参数的变化， ＨＤ参数进行在线调整 ， 对 取
得 了高精度 的转速控制。仿 真和 实验结果表明， 采用模 糊 ＨＤ控制方法控制无刷直流 电机 ， 能够实现响应速度 快、 无超调 、 控
线 性 调节 器 的极 点 配 置 和最 优 控 制 、 确 反 馈 线 精
本 文提 出一种 基于模 糊 自适 应 ＰＤ模 型 的无 刷 Ｉ 直流 电机 速 度 控制 系 统 。该 模 型 将 给 定转 速 和 实 际转速 之 间 的偏 差 及 其 偏 差 变化 率 作 为模 糊 控 制 推理机 的输人参 量 ， 过模糊原 理 ， ＨＤ参 数进行 通 对
有 了电刷 与换 向器 的接 触 就减 少 了 电火 花 的产 生 ，
基于模糊PID控制器的控制方法研究
基于模糊PID控制器的控制方法研究一、本文概述随着科技的进步和工业的快速发展，控制系统的精确性和稳定性成为了诸多领域，如自动化、机器人技术、航空航天等的关键需求。
PID （比例-积分-微分）控制器作为经典的控制策略，已被广泛应用于各种实际工程问题中。
然而，传统的PID控制器在面对复杂、非线性和不确定性的系统时，其性能往往会受到限制。
因此，寻求一种更加灵活、适应性强的控制方法成为了当前的研究热点。
本文旨在探讨和研究基于模糊PID控制器的控制方法。
模糊PID控制器结合了传统PID控制器的优点和模糊逻辑控制的灵活性，能够在不确定和非线性环境中实现更为精准和稳定的控制。
文章首先将对模糊PID控制器的基本原理进行介绍，包括其结构、特点和工作机制。
然后，通过对比实验和仿真分析，评估模糊PID控制器在不同场景下的控制效果，并探讨其在实际应用中的潜力和挑战。
文章还将讨论模糊PID控制器的参数优化方法，以提高其控制性能和鲁棒性。
本文的研究不仅有助于深入理解模糊PID控制器的控制机理，也为相关领域提供了一种新的控制策略选择，对于推动控制理论的发展和应用具有重要的理论价值和实践意义。
二、模糊PID控制器的基本原理模糊PID控制器是一种结合了模糊逻辑与传统PID控制算法的控制方法。
它旨在通过引入模糊逻辑的优点，改善传统PID控制在处理复杂、非线性系统时的不足。
模糊化过程：将PID控制器的三个主要参数——比例系数(Kp)、积分系数(Ki)和微分系数(Kd)进行模糊化。
这通常涉及到将连续的参数值映射到一组离散的模糊集合上，如“小”“中”和“大”。
模糊推理：在模糊化之后，模糊PID控制器使用模糊逻辑规则对输入误差(e)和误差变化率(ec)进行推理。
这些规则通常基于专家知识和经验，旨在确定如何调整Kp、Ki和Kd以优化系统性能。
解模糊化：经过模糊推理后，得到的输出是模糊的。
为了将这些输出应用于实际的控制系统，需要进行解模糊化过程，即将模糊输出转换为具体的、连续的控制信号。
基于模糊PID的风电系统转速控制仿真研究
ｆ Ｔａｊ ｅ ａ ｏａ ｒ ｆｒ ｏ ｔ ｌ ｈ ｏ ＆ Ａ ｐｉ ｔ ｎ ｏ ｐｉ ｔ ｙｔ ｒ ｎ ｎＵ ｉ ｒ ｔｏ ｅｈ ｏ ｇ）Ｔａｊ ０ ３４ １ ｉｎｉ Ｋ ｙＬｂ ｒｔｙ ｏ ｎｒ ｅｒ ． ｎ ｏ Ｃ ｏＴ ｙ ｐ ｌ ａ ｏｓｎＣ ｍ ｌ ａ ｄＳ ｓ ｍ ０ｉ ｊ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｃｎｌｙ ， ｉｎｎ３０ ８ ， ｃｉ ｉ ｃｅ ｅ ａｉ ｅ ｉ Ｔ ｏ ｉ Ｃ ｉａ２Ｈｅｅ Ｓ ｉａｈ ａｇＰｗ ｒ ｕｐｙＣ ｍ ａｙＳ ｉａｈ ａｇ ５０ １Ｈｅｅ Ｐｏｉｃ， ｈ ａ ｈｎ ；． ｂｉ ｈ ｉｚｕｎ ｏ ｅ ｐ ｌ ｏ ｐｎ ， ｈ ｉ ｕｎ ０ ６ ， ｂ ｉ ｒｖ ｅ Ｃ ｉ ） ｊ Ｓ ｊｚ ０ ｎ ｎ
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中 图分 类 号 ：Ｍ １ Ｔ ６４
文 献标 志 码 ： Ａ
基 于 模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ的风 电系 统 转 速 控 制仿 真 研 究
赵辉１李斌１朱利 强２刘俊杰１ ， ， ，
ｆ． 市复杂控制 理论 与应 用重点 实验 室ｆ １天津 天津理工 大 学１天津 ３０ ８； ， ０ ３４
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第２ 卷 第 ５ ７ 期
２ １年 ５ ０１ 月 文章 编 号 ：６ ４ ３ １ （０ ）５０ ６ — ３ １７ — ８４ ２ １ ０ — ０ ３ ０ １
电 网 与清 洁 能 源
Ｐｏ ｒＳｙ ｔｍ ｎｄ Ｃｌ ａ ｗｅ ｓｅ ａ ｅ ｎ Ｅｎｅ ｇ ｒｙ
风速 的随机性 ， 要求 系统 的响应快 ， 调小 。本 超 设 计 的模糊 自适 应ＰＤ Ｉ 控制 器 的输入 量为 叶尖速 比 的误 差Ｅ ９ Ａ ＝ 一 和误 差变化 率△ Ｅ，输 出量 为发 电机
基于模糊控制理论的电机转速调节及跟踪控制
基于模糊控制理论的电机转速调节及跟踪控制电机转速调节及跟踪控制是电气工程中的一个重要问题，也是现代自动控制理论的研究热点之一。
基于模糊控制理论的电机转速调节及跟踪控制是指利用模糊控制技术对电机的转速进行调节和跟踪控制。
一、电机转速调节的基本原理电机转速调节是指通过改变电机输入的电压或电流来控制电机的转速。
电机转速调节的基本原理是通过调节电机转矩或负载来改变电机转速，其中电机转矩和转速之间存在一定的数学关系，可以利用这个关系来实现电机转速的调节。
电机转速调节的基本步骤如下：1. 传感器采集：通过采集电机转速的传感器来获取电机转速的实时数据。
2. 控制器设计：根据电机转速的设定值和实际值，设计一个控制器来实现转速的调节。
在基于模糊控制理论的控制器设计中，通常使用模糊逻辑来建立输入与输出之间的映射关系，以实现电机转速的调节。
3. 控制规则的确定：通过对电机转速调节系统进行建模及实验研究，确定一系列模糊控制规则，用于描述输入与输出之间的关系。
这些控制规则是基于经验和专家知识得到的，可以通过模糊推理方式来进行运算。
4. 控制输出的计算：根据模糊控制规则和当前输入的信息，通过模糊推理计算得到控制器的输出。
这个输出通常是一个模糊集，需要进行解模糊操作得到具体的控制量。
5. 控制量的执行：根据解模糊操作得到的具体控制量，通过电机控制系统向电机输出相应的电压或电流，以实现电机转速的调节。
二、电机转速跟踪控制的基本原理电机转速跟踪控制是指在给定的时间段内，使电机转速按照设定值进行跟踪，尽量减小设定值与实际值之间的误差。
电机转速跟踪控制的基本原理是通过不断调整电机输入的控制量，使得输出的转速与设定值尽量接近。
电机转速跟踪控制的基本步骤如下：1. 设定值的输入：根据电机转速跟踪的要求，将设定值输入到控制系统中。
2. 控制器设计：根据电机转速的设定值和实际值，设计一个控制器来实现转速的跟踪。
在基于模糊控制理论的控制器设计中，可以利用模糊逻辑来建立输入与输出之间的映射关系，以实现电机转速的跟踪控制。
基于模糊逻辑控制的电机转速调节策略研究
基于模糊逻辑控制的电机转速调节策略研究一、引言电机作为一种重要的动力装置，在各个领域中得到广泛应用。
在大多数情况下，电机转速的调节是非常关键的，因为它直接影响到设备的性能和效率。
传统的电机转速控制方法通常基于精确的数学模型，但这些模型存在参数难以准确获取的问题，同时也无法考虑到系统的非线性特性。
因此，采用模糊逻辑控制方法来实现电机转速调节具有重要意义。
二、模糊逻辑控制及其原理模糊逻辑控制是一种基于模糊集合和模糊规则的控制策略，它利用模糊推理来处理具有模糊性和不确定性的问题。
与传统的确定性控制方法相比，模糊逻辑控制能够更好地处理复杂的非线性系统。
其基本原理是将问题的输入和输出通过模糊化和反模糊化的过程转换成模糊集合的形式，并通过一系列模糊规则来进行推理和决策。
三、电机转速调节的模糊控制策略设计1. 系统建模与模糊化：首先需要建立电机转速控制系统的数学模型，包括电机的特性方程和转速-电压方程等。
然后将系统的输入和输出进行模糊化处理，将连续的实数域划分为若干个模糊集合，如“低速”、“中速”、“高速”等。
2. 模糊规则的设计：基于专家经验或试错法则，确定一系列模糊规则，将输入的模糊语言变量映射到输出的模糊语言变量。
例如，当速度偏差大、加速度小且误差逐渐减小时，可以采取相应的调节措施。
3. 模糊推理与决策：利用模糊规则集和模糊推理机制来进行推理和决策，根据当前的模糊语言变量和模糊规则，生成模糊输出集合。
4. 反模糊化：将模糊输出集合通过反模糊化的方法转换为实际的控制量，如电压或转矩。
5. 控制系统的实现与优化：将设计好的模糊控制策略实现在硬件或软件平台上，并进行参数调整和性能优化，以达到预期的转速控制效果。
四、模糊逻辑控制的优势与应用1. 鲁棒性：模糊逻辑控制对于参数变化和外部干扰具有一定的鲁棒性，能够保持较好的控制性能。
2. 非线性适应性：由于电机系统存在一定的非线性特性，传统的线性控制方法无法满足转速调节的要求，而模糊逻辑控制能够更好地适应非线性系统。
基于PID算法的电机转速控制系统的设计
毕 业 设 计（论 文）课题名称基于PID 算法的电机转速控制系统的设计姓 名叶 强 学 号 071220316 院 系物理与电信工程系 专 业电子信息工程 指导教师叶勇 讲师2011年3月 24日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※ 2011届学生 毕业论文(设计)基于PID算法的电机转速控制系统的设计摘要：在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
据资料统计，现在有的90%以上的动力源来自于电动机，电动机与人们的生活息息相关，密不可分。
随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展。
目前的直流电机转速控制系统在电机运转稳速、调速、加速或减速三个方面仍然不能满足使用要求。
为了克服直流电机调速系统的缺点，得到高精度的转速，随着电力电子技术的发展，使得比较普遍的用PID调节器来控制直流电机，利用各种新颖的、高性能的控制策略，来使直流电机平稳的运转，这使直流电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合人们的使用要求。
本设计将介绍一种基于PID算法的直流电机转速控制系统。
本设计选用AT89S52单片机作为信号产生器，应用PID算法，对整个过程进行位置跟踪，PID控制，在设计制作的过程中，考虑到实际需求键盘输入模块和LED显示部分，使本设计的实用性得到了增强。
关键词：直流电机；PID算法；PID控制技术；模糊控制；模糊PID控制器；Abstract：In electrical time's today, the electric motor continuously is playing the very vital role in the modernized production and the life. According to the material statistics, now some 90% above power supplies from the electric motor, the electric motor and people's life are closely linked, inseparable. Along with modernized step forward, the people are getting higher and higher to the automated demand, cause the motor control to the more complex control development.The current dc motor speed control system in the motor operates steady speed, speed, speeds up or slows down three aspects still cannot meet the requirements of operation. In order to overcome the disadvantages of dc motor speed control system, a precision speed, with powerelectronic technology development makes the common use PID regulator to control dc motors, use all sorts of novel, high-performance control strategy, to make dc motor, which make the running smooth various potential dc motor of the ability to get sufficient play, make more people with performance of motor for the use requirement.This design will introduce a method based on PID algorithm of dc motor speed control system. This design multi-back AT89S52 SCM as a signal generator, the application of the whole process, PID algorithm for position tracking, PID control, in design and production process, considering the actual demand keyboard input module and LED display sections, the practicability of this design is enhanced.Key words: Dc motor ；PID algorithm; PID control technology; Fuzzy control; Fuzzy PID controller;引言电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
基于模糊控制的电机转速控制系统设计与实现
基于模糊控制的电机转速控制系统设计与实现电机作为现代工业中不可或缺的组件，其转速控制对于生产效率和产品质量具有至关重要的作用。
而基于模糊控制的电机转速控制系统则被广泛应用于各个领域，其精度高、鲁棒性强、灵活性好等优点使其成为一种非常实用的解决方案。
本文将从控制系统的概念、电机转速控制的基本原理、模糊控制法的基本思路及其应用等方面对基于模糊控制的电机转速控制系统进行阐述，并结合实例对其进行详细说明。
一、控制系统的概念所谓控制系统，是指经过加工处理后，由各种传感器、执行器、控制装置等组成的能够对某个特定物理量进行测量、判断并对其进行控制的系统。
控制系统的作用是将一些特定的输出（控制量）与所需要的输出（参考值或目标值）进行比较并控制输出，从而寻求一个最优的解决方案。
二、电机转速控制的基本原理电机转速的控制是指在不同的负载情况下，使电机的转速始终保持在所需范围内。
电机转速的控制可以通过改变电机的电压、电流等来达到目的。
实际上，电机转速的控制既要考虑到负载的变化，也要考虑到其他因素的影响。
因此，巧妙运用控制理论可以快速而准确地对电机转速进行优化控制。
三、模糊控制法的基本思路及其应用模糊控制法是一种适用于非线性和复杂控制系统的控制方法。
其主要思路是基于某种推理机制，将先天的知识和伪定量信息转换成模糊规则库，从中选择出符合控制输出及控制量之间关系的模糊规则，再根据模糊规则进行推理运算，得到控制量输出信号。
广义模糊控制法的主要优势在于其灵活性和鲁棒性。
例如在电机转速控制的应用中，模糊控制法可以在负载变化时自动调整控制参数，能够有效地保持电机的稳定工作状态。
四、基于模糊控制的电机转速控制系统设计与实现以基于模糊控制的电机转速控制系统设计与实现为例，其主要工作流程如下：1、采集电机转速和负载信息，并将其转换成模糊量。
2、将模糊量和先验控制规则进行匹配，得到匹配度较高的规则。
3、根据规则库和匹配度计算出当前的控制量，然后输出给控制器。
基于模糊PID算法的泵控马达系统恒转速控制
基于模糊PID算法的泵控马达系统恒转速控制张勇;王和明;任成伟;王海龙【摘要】The critical problem of driving force generation technology is to realize constant output speed of variation speed pump-controlled motor system.The fuzzy PID control algorithm that weighting coefficient is simple function is proposed according to the feature of nonlinear output speed wave of pump-controlled motor system for realizing its constant speed control.The analytical expression of fuzzy PID controller is deduced by analyzing its analytical structure.The fuzzy PID controller is designed based on FPGA and the pump-controlled motor system experiment table is set up.The wave of output speed of constant displacement motor is simulated and the law of the wave of output speed of constant displacement motor is concluded.Experiment demonstrate the largest speed wave of constant displacement motor is 60 r/min,the overshoot is less than 3.5 ％ and the largest response time is 1.8 s with input speed varying and load mutation.These indexes satisfy the Ⅲ tape of state power generation requirement.%行车取力发电技术的核心问题是实现变转速泵控马达系统输出转速恒定.由于泵控马达系统输出转速存在线性波动现象,为实现其恒转速控制,提出一种权重系数是简单函数的模糊PID控制算法.通过分析含权重系数的模糊PID控制器解析结构,推导出其解析表达式.利用FPGA设计该控制器,并搭建泵控马达调速系统实验平台.对系统输出转速波动进行仿真分析,归纳出系统输出转速波动规律.实验表明在输入转速时变和系统负载突变情况下,系统输出转速波动量最大为80 r/min,超调量小于3.5％,调节时间最大为2s,达到了国家Ⅲ类发电要求.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】4页(P134-137)【关键词】行车取力发电;泵控马达系统;解析结构;模糊PID控制器【作者】张勇;王和明;任成伟;王海龙【作者单位】空军工程大学防空反导学院,西安710051;空军工程大学防空反导学院,西安710051;空军工程大学防空反导学院,西安710051;空军工程大学防空反导学院,西安710051【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言由于战场环境和作战任务越来越复杂，现在战争对军用车辆的要求更加严格，军用车辆现有的驻车取力发电已经不能满足现代战争快速性的要求，行车取力发电受到更多的重视。
基于模糊_PID复合控制算法的电机转速控制
能进行在线调整等缺点, 对于模型不精确、结构非线 性的对象, 很难取得满意的控制效果。 2. 2 模糊控制算法
模糊控制是模仿人的一种控制方法。它的特点 是: 无需建立被控对象的数学模型, 对被控对象的时 滞、非线性和时变 性具有较强的 适应能力 [ 3 ] , 与常 规控制器不同, 模糊控制本质上是一种非线性控制, 对控制对象的参数变化或非线性特性具有较好的适 应能力, 对干扰或噪声具有更强的抑制功能。模糊 控制的不足之处在于其本身消除系统稳态误差的性 能比较差, 难以达到较高的控制精度。将模糊控制 策略直接用于电机的速度控制往往得不到好的控制 效果 [ 4] 。 2. 3 模糊 - P ID复合控制算法
正中 ( PM ) 和正大 ( PB ) 。速度误差 E、误差变化量
EC 及控制量变化 U 的模糊子集均为 {N B, NM, N S,
ZE, PS, PM, PB}, 语言变量论域上的模糊子集由三
角形隶属度函数描述。
所用的控制策略为: 当速度误差 E 为正大 ( PB) 时, 如果误差变化 EC 也为正大 ( PB) , 表明误差正在 不断增大, 为迅速使误差 减小, 应尽 快减少控制量 ( NB ); 如果误差变化为负小 ( NS) , 即误差已在慢慢 减小, 因此, 应适当减小控制量 ( NM )。如果此时误 差正在快速减小, 即误差变化为负大 ( NB ) 。为防止 超调, 控制量暂时不需变化, 故 U 应为零 ( ZE ) 。当 系统接近于稳态, 误差是 PS、ZE 或 NS时, 除了要消
系统控制量 U 的比例因子
Ku =
uH - uL 2n
( 4)
设输出控制量 在离散 论域 上的整 数值为 y
[ - n, n], 则控制量在连续论域上的值为
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技术创新《微计算机信息》(测控自动化2010年第26卷第10-1期360元/年邮局订阅号:82-946《现场总线技术应用200例》控制系统基于模糊PID 算法的转速控制系统的研究Design and implementation of speed control system based on fuzzy pid algorithm (上海理工大学周志刚简献忠ZHOU Zhi-gang JIAN Xian-zhong摘要:本文提出了一种基于模糊PID 算法的直流电机转速控制系统。
利用模糊控制理论对电机转速偏差和转速偏差率进行模糊控制的一系列处理,实现对PID 参数的在线整定,输出PWM 波驱动控制电机转速。
实验结果表明该系统具有响应速度快、超调量小、抗干扰能力强、稳定性能好等优点。
关键词:直流电机;模糊PID 算法;PWM;调速中图分类号:TP273+.2文献标识码:AAbstract:This paper proposes a speed control system of DC motor based on fuzzy PID algorithm.the speed error and its change were used as fuzzy input according to the fuzzy control method,and self-tuning is made.The MCU output the PWM wave to control the DC motor.The result from the lab shows that the system can show a fast response and low overshoot and strong anti-interference ability and strong steady state performerce .Key words:DC Motor;Fuzzy PID Algorithm;PWM;Speed regulating文章编号:1008-0570(201010-1-0070-03引言直流电机在工业中得到广泛的应用,特别是对一些调速性能要求较高的场合。
尽管应用领域各有不同,转速仍然是其主要的控制参数。
目前转速控制算法多采用PID 算法,PID 算法已非常成熟,容易实现,控制性能好,且能很好地消除稳态误差,而控制性能的效果主要取决于PID 控制参数的选取。
但工业过程控制中,被控对象会受到来自各种渠道的干扰和影响,这些干扰和影响可能导致过程特性的变化,甚至结构的变化,这往往要求系统能根据运行状态自动整定P 、I 、D 参数,使系统始终运行在一个较好的工作状态。
为此,本文在常规PID 控制算法的基础上,结合模糊控制理论,提出了参数自整定的模糊PID 算法,利用模糊控制的寻优功能,设定合适的PID 调节参数,实现对电机的转速的精确控制。
与传统PID 控制系统相比,该系统具有反应速度更快、超调量小、精度高的特点。
1系统硬件设计图1硬件连接结构图Fig.1Hardware connection diagram基于模糊PID 算法的转速控制系统硬件连接结构图如图1所示,该系统主要由控制器、驱动单元、电机单元组成。
控制器以intel386单片机为核心,主要完成模糊PID 控制算法和产生PWM 方波;驱动单元由采用达林顿管组成H 型PWM 驱动电路构成。
整个系统是一个转速闭环负反馈控制系统。
系统控制流程如下:处理器以固定的时间间隔采集转速信号,并转换成数字信号,将转速偏差与转速偏差率通过模糊PID 算法计算,得到最佳比例、微分、积分参数,调节输出PWM 控制信号占空比,经驱动单元驱动电机转动,从而实现对电机转速的控制。
2模糊PID 控制算法模糊PID 控制算法的核心思想是对转速偏差和转速偏差率两个输入量进行模糊化处理,得到模糊量,然后按照模糊推理规则,计算得到PID 三个控制参数的模糊控制量,最后,把模糊控制量去模糊处理变为实际可以利用的PID 参数。
该算法主要由参数增量式PID 算法和模糊推理系统两部分构成,如图2所示。
增量式PID 算法实现对系统的控制,模糊推理系统以转速偏差e 和转速偏差率ec 作为输入,采用模糊推理方法对PID 参数Kp 、Ki 、Kd 进行在线整定,以满足不同的偏差e 和偏差率ec对控制器参数的不同要求。
图2模糊PID 控制器结构图Fig.2Fuzzy PID Controller Structure2.1模糊推理系统设计(1模糊化模糊控制推理系统采用二输入三输出的形式。
假定转速偏差e 的范围为[-60,60]和转速偏差率ec 的范围为[-6,6],分别乘以比例因子1/Ge 和1/Gc,鉴于模糊论域的取值为整数,对其结果为非整数的变量利用四舍五入就近取整的原则将其整数化,得到论域为[-3,3]的模糊输入量E,Ec 。
此时比例因子Ge=20,Gc=2。
周志刚:在读硕士研究生70--邮局订阅号:82-946360元/年技术创新控制系统《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注采用ΔKp 、ΔKi 、ΔKd 为模糊输出量,论域同为[-3,3]。
输入和输出模糊话Δ统一为{NB,NM,NS,Z0,PS,PM,PB},该子集中元素分布代表负大,负中,负小,零,正小,正中,正大。
鉴于三角形隶属度曲线形状简单,计算工作量少,并且相比正态分布状隶属度曲线有更大的灵敏性,本文选择其作为输入输出隶属度函数,并且为便于计算机处理,将隶属度用[0,10]区间的整数来代替。
如图3所示。
图3三角形隶属函数Fig.3Triangular membership function(2模糊推理有输入量E 、EC 和输出量ΔKp 、ΔKi 、ΔKd,根据工程设计技术和实际操作经验,建立如下表所示ΔKp 、ΔKi 、ΔKd 的模糊规则。
表1ΔKp 、ΔKi 、ΔKd 的控制规则Tab1ΔKp 、ΔKi 、ΔKd control rules对于上表所列出的规则,可归纳出各输出模糊关系:(1(2(3由式(1,(2,(3推出输出变量的模糊集,如下式所示,并由此可制出模糊查询表,以满足控制要求。
(4(5(6(3参数修正参数修正包括输出量ΔKp 、ΔKi 、ΔKd 的模糊决策和PID 参数的整定。
系统采用加权平均法对输出量模糊化处理,将模糊的输出量转换成精确量,即对PID 控制参数进行补偿;PID 参数整定则是根据模糊决策所得精确输出结果与设定的PID 控制参数进行加运算,得出最佳的PID 控制参数,通过增量式PID 控制算法调整PWM 波的占空比,输出PWM 波经驱动单元实现电机转速的闭环精确控制。
(4增量式PID 算法采用增量式PID 控制PWM 波占空比,不需要对误差进行累加,可以避免计算溢出,防止积分饱和。
,能够通过加权处理而获得比较好的控制效果。
式(7为常规增量式PID 控制算式。
(7其中,称为比例增益;称为积分系数;称为微分系数。
由于电机模型的非线性,常需要对PID 控制参数进行在线整定,所以常规的PID 算法难以实现高精度的控制,因此引入了模糊算法对PID 参数进行在线整定,可以取得较好的控制效果。
2.2软件设计系统首先对电机转速反馈信号进行A/D 转换,根据采样所得的数据计算出当前偏差e 、偏差变化率ec,控制软件根据设置的模糊控制参数进行e 和ec 的模糊化,即将e 和ec 变换到模糊的论域中,得到E 和EC 。
依照E 和EC 的值,查找对应的模糊控制表,得到模糊控制量所对应的Kp,Ki,Kd 的值。
最后,采用增量式的PID 控制算法计算控制系统当前控制增量ΔUi,将ΔUi 附加在前一时刻的控制量Ui-1上,即可得到当前时刻输出控制量Ui,即Ui=Ui-1(这个1好象不是下标,重新编辑+ΔUi 。
控制流程如图4所示。
图4控制程序流程图Fig.4Control program flow chart71--技术创新《微计算机信息》(测控自动化2010年第26卷第10-1期360元/年邮局订阅号:82-946《现场总线技术应用200例》控制系统3实验结果根据以上模糊控制算法,在图1所示的系统实验平台上,得到图5所示电机转速波形,图中第9秒开始给予电机一定的干扰信号。
(2通道的波形记录仪,最好迭加干扰信号,同时显示记录,比较说明问题。
从实验结果可以清楚地看到,采用模糊PID 算法控制的电机转速,无论是在抗干扰上,还是在跟随性上都比常规PID 控制效果要更理想,超调量明显减小。
同时,由于模糊PID 控制器的实时控制只需查找模糊控制表,没有复杂的实时运算,具有很快的响应速度。
它能使得PID 控制参数随被控对象输出参数的变化而即时调整。
(a常规PID 控制电机转速波形(b模糊PID 控制电机转速波形图5实验结果Fig.5Experiment result4结论本文主要介绍了模糊PID 算法在转速控制系统中的作用。
该系统能够随着被控对象输出参数的变化而调整控制参数,实现自整定,以适应各种不同的环境和状况。
通过实验,证明了该模糊PID 控制算法具有精度高、抗干扰能力强等特点。
该系统实现方法简单,控制效果理想,具有较高的实用价值。
参考文献[1]徐斐.基于自适应模糊PID 算法的舵机控制器研究[D].河北:河北农业大学硕士学位论文,2007.[2]B.M.Mohan,Arpita Sinha.The simplest fuzzy PID controllers:mathematical models and stability analysis,IEEE Proceedings Electronics PowerApplications[J],2006(10:961-975.[3]李勇,罗隆福,许加柱,李季.基于模糊控制的直流电机PWM 调速系统[J].大电机技术,2006,(1:66-68.[4]刘坤,高少平,张福军.基于模糊PID 的直流电机调速系统仿真研究[J].防爆电机,2009,2(44:31-34.[5]谢宋和.单片机模糊控制系统设计与应用实例[M].北京:电子工业出版社,1999.7.[6]李斌,唐永哲.模糊PID 算法在无刷直流电机控制系统中的应用[J].微电机,2006,39(2:14-15.[7]刘绍鼎,樊立萍,姜长洪.基于模糊规则参数自整定PID 控制器的设计[J].微计算机信息,2007,04-1:50-53。
作者简介:周志刚(1982-,男,汉族,在读硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动;简献忠(1969-,男,汉族,副教授,硕士研究生导师,研究方向为嵌入式系统控制。