基于Matlab模糊自适应PID控制器设计

基于Matlab模糊自适应PID控制器设计

摘要：本文介绍了用模糊推理的原则进行PID参数的整定方法,并利用MATLAB仿真相结合的方法,实现了模糊自适应PID控制器与常规PID控制器的仿真与比较。

关键词：模糊控制PID 自适应

0引言

PID控制广泛应用于工业控制过程。但是大多数工业过程存在着非线性、参数时变性和模型不确定性,常规PID控制就显得无能。模糊自适应控制是一类应用模糊集合理论的控制方法，特别适用于一些大滞后、时变、非线性的复杂系统。

1模糊自适应PID控制器设计

1.1模糊自适应PID控制器的结构

模糊自适应PID控制器在PID控制器的基础上根据系统偏差e和偏差变化率ec，利用模糊规则进行模糊推理，使控制对象具有良好性能，从而控制的目的。结构如下图

图1自适应模糊PID

1.2模糊自适应PID控制算法的设计

（1）精确量得模糊化

该控制器采用2输入3输出的形式,输入语言变量e和ec的论域均为: {e、ec}={-3,-2,-1,0,1,2,3},其模糊集为{NB,NM,NS, ZO, PS, PM, PB},子集中元素分别为负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。输出语言变量ΔKp、ΔKi、ΔKd 的论域为:ΔKp、ΔKi、ΔKd={-3, -2, -1,0, 1, 2, 3},其模糊集为{NB,NM,NS, ZO, PS,PM, PB}。

(2)建立模糊控制规则

依据自整定原则及工程设计人员的技术知识和实际操作经验，可列出相应的参数调节规则，建立参数Kp、Ki、Kd模糊控制规则表，如表1所示（3）Simulink 下的模糊推理与模糊控制器的建立

可以利用模糊逻辑工具箱在MATLAB命令窗口输入fuzzy命令按回车键，出来FIS Editor窗口，下来在编辑菜单下添加输入输出模块及进行规则添加，打

开文件夹建立一个fis型文件，保存为fuzzy.fis。

2 系统仿真

（1）仿真控制对象

将该模糊模糊自适应PID控制器用于某压力控制系统中，仿真所选择数学模型是三阶系统它的近似模型为

（2）基于MATLAB系统仿真

根据上面的分析和被控对象的传递函数，在SIMULINK窗口建立一个Mdl 模型，保存Untitled145.mdl如下图

图2模糊参数自适应PID控制系统仿真模型

运行时首先点击模糊控制器弹出对话框令参数等于a,在命令窗口可以通过通过a=readfis(‘fuzzy’)按回车进行读取。

3.结论

模糊自适应PID控制器结合了PID控制与模糊控制的优点,能在达到较好的效果，很好地控制了系统的超调,提高了系统的动静态性能,并且抗干扰能力强,满足压力仿真系统实时、高精度的要求。

参考文献：

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[2]储岳中基于MATLAB的自适应模糊PID控制系统计算机仿

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