模糊PID控制 PPT

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PID控制经典PPT

PID控制广泛应用于各种工业过程控制系统中，如温度、压力、流量等。
PID控制的基本概念
03
微分控制
通过微分项预测误差的变化趋势，提前调整输入信号，以减小超调和缩短调节时间。
01
比例控制
通过调整输入信号的比例系数，对误差进行直接控制，以快速减小误差。
02
积分控制
通过积分项对误差进行累积，并调整输入信号，以消除长期误差。
频率响应法
通过分析系统的频率特性，如幅频特性和相频特性，来评估PID控制器的性能，主要关注系统的稳定性和抗干扰能力。
误差积分法
通过对系统误差进行积分，得到一个反映系统误差累积的指标，以此评估PID控制器的性能，关注系统误差的控制能力。
阶跃响应法
通过调整比例系数，改变系统的放大倍数，影响系统的响应速度和稳态精度。适当增大比例系数可以提高系统的响应速度，但过大会导致系统不稳定；适当减小比例系数可以减小超调量，但过小会导致系统响应迟缓。
PID控制器在机器人控制系统中具有重要的作用，是实现机器人精确控制的关键之一。
04
PID控制的改进与发展
模糊PID控制
总结词：模糊PID控制是一种将模糊逻辑与PID控制相结合的方法，通过模糊化处理将不确定性和非线性因素引入PID控制器中，提高系统的鲁棒性和适应性。
神经网络PID控制
总结词：神经网络PID控制是一种基于神经网络的PID控制器，通过神经网络的自学习和自适应能力，实现对PID参数的在线调整和优化。
pid控制经典
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目录
PID控制理论概述 PID控制器的设计 PID控制的应用 PID控制的改进与发展 PID控制性能的评估与优化
01
PID控制理论概述

pid控制PPT课件

k
Kpe(k)Ki e(j)Kde(k)e(k1) j0
式中，u(k)为第k次采样时刻的控制器的输出值； e (k-1)和e (k)分别为第(k-1)次和第k次采样时刻的偏差值。
只要采样周期T足够小，数字PID控制与模拟PID控制就会十分
精确的接近。
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12
1.2.2 增量式PID控制算法
e(k )
0 e(k )
e(k) e0 e(k) e0
式中，e(k)为位置跟踪偏差，e0是一个可调参数，其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若e0值太小，会使控制动作过于频繁，达不到稳定被控对象
的目的；若e0太大，则系统将产生较大的滞后。
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35
1.2.9 带死区的PID控制算法
1.1 PID控制原理
闭环控制系统原理框图
图中所示为控制系统的一般形式。被控量y(t)的检测值c(t)与给定值r(t) 进行比较，形成偏差值e(t)，控制器以e(t)为输入，按一定的控制规律形成控制量u(t)，通过u(t)对被控对象进行控制，最终使得被控量y(t)运行在与给定值r(t) 对应的某个非电量值上。
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1
1.1 PID控制原理
模拟PID控制系统原理框图
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2
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3
1.1 PID控制原理
PID控制器各环节的作用如下：
（1）比例环节的数学式表示是:
Kp e(t)
在模拟PID控制器中，比例环节的作用是对偏差量e(t)瞬间作出反应, 产生相应的控制量u(t)，使减少偏差e(t)向减小的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数Kp， Kp越大，控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差ess 也就越小,但是Kp越大，也越容易产生振荡，增加系统的超调量，系统的稳定性会变差。

模糊控制ppt课件

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23
5. 建立模糊控制表模糊控制规则可采用模糊规则表4-5来描述，共
49条模糊规则，各个模糊语句之间是或的关系，由第一条语句所确定的控制规则可以计算出u1。同理，可以由其余各条语句分别求出控制量u2,…,u49，则控制量为模糊集合U可表示为
uu1u2 u49
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规则模型化，然后运用推理便可对PID参数实现最佳
调整。
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32
由于操作者经验不易精确描述，控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示，所以人们运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，即可自动实现对PID参数的最佳调整，这就是模糊自适应PID控制，其结构如图4-15所示。
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31
随着计算机技术的发展，人们利用人工智能的
方法将操作人员的调整经验作为知识存入计算机中
，根据现场实际情况，计算机能自动调整PID参数，
这样就出现了智能PID控制器。这种控制器把古典的
PID控制与先进的专家系统相结合，实现系统的最佳
控制。这种控制必须精确地确定对象模型，首先将
操作人员（专家）长期实践积累的经验知识用控制
糊控制的维数。
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10
（1）一维模糊控制器如图所示，一维模糊控制器的输入变量往往选择为受控量和输入给定的偏差量E。由于仅仅采用偏差值，很难反映过程的动态特性品质，因此，所能获得的系统动态性能是不能令人满意的。这种一维模糊控制器往往被用于一阶被控对象。
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汽车怠速系统的模糊PID控制

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2.3模糊控制规则的确定
转速模糊控制规则的确定实质上是把有实践经验操作者或者专家的控制知识和经验，进行总结而得出的若干条模糊条件语句的集合。对于采用二维模糊控制器的模糊推理控制系统，其控制规则一般采用“IF e and de THEN u”来描述。只有选择恰当的控制规则，才能很到的体现有经验操作者的控制策略。确定模糊规则的原则是必须保证模糊控制器的输出能够使系统输出响应的动静态特性达到最佳值，既要迅速消除误差，保证相应的快速性，又要防止产生超调和振荡，保证系统的稳定性。
3) 模糊PID控制系统具有适应性广、抗干扰能力强等特点，并且获得实车怠速控制系统的 PID控制参数比较容易。
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1.3量化因子
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2. 知识库
知识库中包含了汽油机怠速控制领域中的知识和要求的控制目标。它通常由数据库和模糊控制规则库这两个部分组成。数据库主要包括各个语言变量的隶属度函数，尺度变换因子以及模糊空间的分级数等。规则库中包括了用模糊语言变量表示的一系列的控制规则，它们反映了控制专家的经验和知识。
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SIMULINK 下建立的怠速系统仿真
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SIMULINK 下建立的怠速系统仿真
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结论：
1) 应用模糊PID控制方法对车用汽油机怠速进行控制是有效可行的；
2) 模糊PID控制器是在总结人的控制行为或实际操作经验的基础上完成的，使得控制器的控制行为更加接近所希望的怠速过程；同时，模糊 PID控制策略比PID控制策略能获得更理想的汽油机怠速稳定性及更好的工况过渡性能；
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控制PID控制与模糊控制

开环控制与闭环控制
• 开环控制无反馈，如占空比直流电机。
• 闭环控制有反馈，光电编码器测速。
反馈系统框图
正反馈实例——开关电源
负反馈控制实例
人工温度控制
自动控制—闭环控制
u KPe KI
t
edt
0
Kd
de dt
温度自动控制
2、PID控制
偏差error：
eT t
比例P控制：
u KPe
比例积分控制PI：
tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u KPe KI
edt
0
积分作用：消除残差
PID控制：
u KPe KI
t
0 edt Kd
de dt
比例作用：粗调
积分作用：记忆
微分作用：预测、防止超调。
3、模糊控制
模糊控制实例
控制、PID控制与模糊控制
1、什么是控制
• 控制（control）是指根据自己的目的，通过一定手段使得事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。
• 控制与自动化。自动化（automatic）开始与汽车的生产过程。
• 控制分为开环控制和闭环控制。 • 闭环控制的基本组成部分。 • 闭环分为正反馈和负反馈。开关电源

模糊自适应整定PID控制课件

意义
模糊自适应整定PID控制技术能够有效地解决非线性、时变性、不确定性和复杂工业过程的控制问题，具有重要的理论意义和实际应用价值。
相关工作与研究现状
相关工作
回顾PID控制技术的发展历程，重点介绍PID控制技术的优缺点以及研究现状。
研究现状
介绍当前模糊自适应整定PID控制技术的研究热点和最新进展，并指出研究中存在的问题和未来发展方向。
通过实验或仿真验证控制器的性能，评估其稳定性和鲁棒性。
参数整定方法
01
02
03
手动整定
根据经验手动调整PID控制器的参数，以达到较好的控制效果。
自动整定
通过一定的算法自动调整 PID控制器的参数，例如基于模糊逻辑、神经网络等方法的自动整定。
智能整定
结合人工智能和机器学习等技术，实现PID控制器的参数自动学习和优化，以达到更好的控制效果。
控制算法实现
01
02
03
04
模糊化处理
将输入变量进行模糊化处理，以便于模糊逻辑系统的推理和
决策。
规则库建立
根据被控对象特性和控制目标建立合适的规则库，用于模糊
逻辑系统的推理和决策。
参数调整
根据推理结果和规则库，自动调整PID控制器的参数，实现
自适应控制。
控制输出
根据调整后的参数，计算PID 控制器的输出，实现对被控对
06
参考文献
参考文献
《模糊自适应整定 pid控制——理论与应用》
《模糊自适应整定 pid控制理论及实现》
《模糊自适应整定 pid控制算法设计与应用》
THANKS
感谢观看
制器
统
参数自适应整定

《PID控制算法》课件

PID控制算法基于三个控制器的组合：比例控制器（P），积分控制器（I），以及微分控制器（D）。这种组合可以有效减小偏差、消除震荡。
P、I、D控制器的作用及特点
比例控制器（P）根据当前偏差与设定值的比例调整输出；积分控制器（I）根据偏差的历史累积值调整输出；微分控制器（D）根据偏差变化的速度调整输出。
使用PID控制算法，精确控制机器人臂的运动，实现复杂组装任务。
温度控制系统
应用PID控制算法，调节加热器的功率，使系统保持恒定的温度。
无人机稳定
利用PID控制算法，实现无人机的稳定飞行，提高飞行控制的响应性。
总结与展望
PID控制算法是一种重要的控制方法，具有广
《PID控制算法》PPT课件
PID控制算法是一种常用的控制方法，用于调节系统的输出。本课件将介绍PID 控制算法的原理、作用及特点，以及应用领域和优化方法。
PID控制算法简介
PID控制算法是一种反馈控制方法，通过比较实际输出与期望输出的差异，调整控制器输出，最终使系统达到稳定状态。
PID控制算法的原理
PID控制算法的应用领域
PID控制算法广泛应用于工业自动化、电子设备、汽车控制系统、机器人等领域。它具有简单可靠、适用性强的特点。
优化PID控制算法的方法
为了提高PID控制算法的性能，可以采用参数整定、自适应PID控制、鲁棒PID控制等方法，根据实际需求进行优化。
PID控制算法实例分析
机器人臂控制

PID讲解理论ppt课件

个小电机带一台水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。P=1-10，
I=0.1-1，D=0，这些要在现场调试时进行修正的。
6
图1 过程过渡质量指示图
上图是过程过渡质量指示图，也是干扰作用影响下的过渡过程，用过渡过程衡量系统质量时，常用的指标有：
衰减比：前后两个峰值的比，如图1中的B：B’
余差：就是过渡过程终了时的残余偏差，如图1中的C
微分（D）调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用。
I是解决动作响应的速度快慢的，可消除系统稳态误差，I变大时响应速度变慢，反之则快；
D是消除静态误差的，提高系统动态特性，（减少超调量和反应
时பைடு நூலகம்），一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。
3
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：
温度TIC：P=20~60%，I=180~600s，D=3-180s；压力PIC： P=30~70%，I=24~180s；液位LIC： P=20~80%，I=60~300s；流量FIC： P=40~100%，I=6~60s。
经验法简单可靠，但需要有一定现场运行经验，整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时，有多个整定参数，反复试凑的次数增多，不易得到最佳整定参数。
5
下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：
A. 让调节器参数积分系数I=0，实际微分系数D=0，控制系统投入

PID控制经典PPT课件

调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。
超出这个“比例带”以外
调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出已不再保持比例关系。
.
17
4.2 比例调节(P调节)
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 4.2.2 比例控制的特点 4.2.3 比例带对控制过程的影响
.
18
4.2.2 比例调节的特点
•如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀门的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。 •Kc>1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc～50%/Kc满足。
.
11
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
• 当|e(t)|超出该范围时，控制器输出具有饱和特性
.
16
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
②δ具有重要的物理意义
u代表调节阀开度的变化量，δ就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ＝50% 就表示
被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。
当被调量处在“比例带”以内
du Se
dt 0
图4-5 自力式气压控制阀结构原理图
.
33
4.3.1 积分控制的调节规律
2 积分调节的特点，无差调节
积分调节的特点是无差调节
t
u S edt 00
e
u
t
t
只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就要动作到把被调量的静差完全消除为止
而一旦被调量偏差e为零，积分调节器的输
出就会保持不变。
信号的积分成正比，即：

PID参数调节原理和整定方法ppt课件

34
13
纯P作用下的阶跃响应
纯P调节为有差调节比例作用越强，稳态误差越小，响应快，但超调大
14
PI作用下的阶跃响应
引入积分，消除了余差积分作用越强，响应速度越快，超调大，振荡加剧
15
PI作用下的阶跃响应
在同样积分作用下，减小比例作用，可增加系统稳定。
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PD作用下的阶跃响应
引入微分项，提高了响应速度，增加了系统的稳定性，但不能消除系统余差
D微分调节
D：微分调节
微分调节一般只与偏差的变化成比例，偏差变化越剧烈，调节输出作用越强。从而及时抑制偏差增长，提高系统稳定性。
微分调节主要用于调节对象有大的传递滞后和容量滞后。（例如温度与大容量液位）
微分一般用微分时间表示，单位S，用TD表示。在实际使用过程中，值越大作用越强。
要注意，微分调节器不能单独作用，必须配合使用，并且微分调节无法消除余差，只对偏差变化速度有反应，与偏差大小无关。
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总结
控制回路自控的投用并不简单在于PID参数的好坏，它与现场阀门响应速度及灵敏度相关、测量的准确性息息相关；
因此希望优秀的工艺人员与用心的仪表人员共同努力，共同提高我们国际化的大石化自控率，同时也为减轻大家的劳动强度。
33
总结
PID参数整定顺口溜
参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低
PID参数调节原理和整定方法

计算机控制技术-第六章-模糊控制技术PPT课件

第六章模糊控制技术
在日常生活中，人们通常用“较少”、“较多”、“小一些”、“很小”等等模糊语言来进行控制。
比如：当我们拧开水阀向水桶放水时： * 桶里没有水或水较少时，应开大水阀； * 桶里水较多时，水阀应拧小一些； * 水桶快满时，应把阀门拧很小； * 水桶里的水满时，应迅速关掉水阀。
2/19/2020
6.2、常见的模糊规则及控制器类型 6.3、模糊控制器结构及其设计 6.4、模糊控制的发展
2/19/2020
计算机控制技术
4
6、1 模糊控制发展概况
模糊是人类感知万物，获取知识，思维推理，决策实施的重要特征。
模糊比清晰所拥有的信息量更大，内涵更丰富，更符合客观世界。
1965年，美国著名学者加利福尼亚大学教授Zedeh首先提出了模糊控制理论。《Fuzzy Set》、《Fuzzy Algorithm》、《A Rational for Fuzzy Control》
计算机控制技术
1
经典控制理论：PID、DDC
1、一般控制、线性定常系统（线性时不变系统） 2、线性时不变系统的性质：DEMO
智能控制理论：具有模拟人类学习和自适应能力的控制系统(IEEE) 1、复杂被控对象（过程）：难以建模、测试，传统控制理
论和现代控制理论难以奏效，但在人工操作下却往往能正常工作并达到预期效果。 2、人的手动控制策略是通过操作者的学习、试验及长期经验积累而成。
2/19/2020
计算机控制技术
2
· 思考：锅炉工，初中毕业，无法给出数学模型，
但可以将锅炉控制得很好？
模糊控制
经验控制
模糊控制：不需要知道被控对象的精确模型。基于人的经验的智能控制。
2/19/2020

模糊PID控制ppt课件

50%
空间存储容量为原有算法的
75%
Summary (总结)
得到优秀的结果的原因
1 在这里填写结果原因，在这里填写结果原因，在这里填写
结果原因，在这里填写结果原因。
2 在这里填写结果原因，在这里填写结果原因，在这里填写
结果原因，在这里填写结果原因。
3 在这里填写结果原因，在这里填写结果原因，在这里填写
输入输出都取正态分布 4）建立模糊规则：
Fuzzy Control Table
Simulation
Simulation Results
12
13
14
15
16
Solution (方案)
Simple
简单
Effective
有效
总结提出的方案，不仅简单，而且有效。
Result (成果)
1 一句话总结成果
Fuzzy Control System
Parameters setting
Fuzzy Control System
Parameters setting
1)选择输入输出变量：输入：误差e和误差率ec 输出：Kp、Ki、Kd
2）确定语言变量：基本论域：{-3，3}，划分后
{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB} 3）确定语言值隶属度函数：
统
系统仿真
Abstract(摘要)
“ 本文主要介绍了PID和模糊PID控制的基本知识，模糊PID控制器的应用，以非线性、长延时和多参数为特征的工业液体混合过程。设计了一种基于改进型模糊逻辑的模糊PID在线控制器。然后对传统的PID 算法、模糊PID算法和改进型模糊PID算法进行仿真，对三条仿真曲线进行比对。仿真结果表明：改进型模糊PID算法具有响应时间短，过冲小，鲁棒性好，更好的稳定性。由此得出结论：改进型模糊PID控制算法可以合理提 ” 高控制效果，实现实时的自适应调整液体混合参数

模糊PID控制共22页

END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
模糊PID控制
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在我们的后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚的工0、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。-- 戴尔．卡耐基。