模糊控制与传统PID控制比较

模糊控制

与传统PID控制比较

引言:

模糊控制不需要确定系统的精确数学模型,就是一种基于规则的控制。模糊控制在智能控制领域由于理论研究比较成熟、实现相对比较简单、适应面宽而得到广泛的应用。不论就是对复杂的水泥回转窑的控制,还就是在智能化家用电器中的应用,模糊控制都充当着重要的角色。

一个典型工业过程通常可以等效为二阶系统加上一个非线性环节(如纯滞后),给出如下典型控制对象传递函数的一般形式:

Gp(s)=K*e-τs/(T1s+1)(T2s+1)

PID控制:

PID控制就是自动控制领域产生最早、应用最广的一种控制方法。

PID控制原理图:

PID控制器传递函数的一般表达式为:

Gc(s)=kp+ki/s+kd*s

kp为比例增益;ki为积分增益;kd为微分增益

控制器的关键就是确定三个增益值,在simulink中搭建PID系统控制模型如下图示:

PID仿真结果:

模糊控制:

模糊控制就是运用语言归纳操作人员的控制策略,运用变量与模糊集合理论形成控制算法的一种控制。

模糊控制原理框图:

一个基本模糊控制器主要有三个功能:

（1）模糊化:把精确量(如偏差e与偏差变化ec)转化为相应的模糊量(E、EC);

（2）模糊推理:按总结的语言规则(模糊控制规则表)进行模糊推理;

（3）模糊判决:把推理结果(U)从模糊量转化为可以用于实际控制的精确量(u)

模糊控制器的基本机构

设计模糊控制器主要步骤:

1.选择偏差e、偏差变化ec与控制量u的模糊语言变量为E、

EC与U。根据e、ec与u实际的基本论域,设定E、EC与U论域都为[-6,6],可以确定出量化因子Ke、Kc与比例因子Ku。。

2.选取E、EC与U的各语言变量直,正大PB,正中PM,正小

PS,零ZE,负小NS,负中NM,负大NB,它们各自在论域上的模糊子集隶属度函数均为三角形,

3、根据总结的人工操作策略设计出模糊控制策略表:

ek=yr-yk △ek=ek-ek-1

模糊规则:

e

u NB NM NS ZE PS PM PB de

PB ZE PS PS PM PM PB PB

PM NS ZE PS PS PM PM PB

PS NS NS ZE PS PS PM PM

Z NM NS NS ZE PS PS PM

NS NM NM NS NS ZE PS PS

NM NB NM NM NS NS ZE PS

NB NB NB NM NM NS NS ZE

3.选择一种模糊判决方法,将控制量由模糊量变为精确量,这

个过程叫做“去模糊化”,这里采用“面积平分法”

仿真结果:

总结:

设给定r为单位阶跃输入,通过改变控制对象象的参数,在同一坐标内观察它们的输出y响应曲线对两种控制方案的性能进行对比分析,模糊控制器比PID控制器,动态性能很好,上升速度快,基本没有超调。