模糊自适应PID控制器参数整定的研究

１１ 模 糊 自适 应 ＰＤ参 数 控 制 策 略 ［ ． Ｉ １ 以 常规 ＰＤ 控 制 为 基 础 ， 用 模糊 推理 方 法 ， 据 不 同时 刻 Ｉ 采 根
的 ｅ和 ｅ ｃ对 ＰＤ参 数 进 行 在 线 自整 定 。按 照 这 种 思 想 构 成 的 Ｉ 控 制 系 统 由两 部 分 组 成 ，即 常 规 ＰＤ控 制 部 分 和 模 糊 推 理 的 参 Ｉ
ｓ ｆ ｄａ ｉｅ ｒ ｐｅ ｔ ｅｌ ａ ｐｔ ｐ ｏ ｒｙ． ｖ
Ｋｅ ｗｏｒ ：ｕ ｚ ＰＩ ｃ ｔｏｌ ｒｐａ ａ ｅｅｒ ｕ ｉｇ，ｉ ｕａｔ ｓ ｙ ｄｓｆ ｚ ｙ Ｄ ｏｎ ｒ ｌ ， ｒ ｍ ｔ ｓ ｔ ｎｎ ｓｍ ｌ ｉ ｅ ｏｎ
本文 讨 论 了基 于 模 糊 自适应 ＰＤ控 制 器 参 数 整 定 的 一 种 方 Ｉ 法， 以偏 差 ｅ和 偏 差 变化 率 ｅ ｃ作 为 输 入 ， 据 不 同 时刻 的偏 差 根 ｅ和 偏差 变化 率 ｅ ｃ对 ＰＤ参 数 进 行 在 线 自调 整 ， 对 其 自适 应 Ｉ 并
《 工业 控 制 计 算 机 ｝ ０ ２年 第 ２ ２１ ５卷 第 ２期
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模糊 自适应 ＰＤ控制器参数整定的研究 Ｉ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｆ ｚ ｙ ＳｅｆＡｄ ｐ ｉｅ ＰＩ ｎ ｒ ｌ ｒ ｗｉ ａ ａ ｔ ｒ ｕ ｉｇ ｓ ａｃ ｎ ｕ ｚ ｌ ａ ｔ Ｄ Ｃｏ ｔ ｌ ｔ Ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ Ｔ ｎｎ ｖ ｏｅ ｈ
能 力 进 行 了仿 真与 分 析 。
１ 模 糊 自适应 Ｐ Ｄ控 制器 参 数 整 定 原 理 Ｉ
从 系统 的稳 定 速 度 、 超 调 量 和 稳 态 精度 等各 方 面特 性 来 考
虑 Ｋ 、 ． Ｋ 各个 参 数 对 控 制 品 质 的影 响 。 Ｋ 和 。 比例 系 数 Ｋ 的作 用 在 于 加 快 系 统 的响 应 速 度 ， 高 系 统 的 提
式 中 ｕ ｋ 为 系 统 的 第 ｋ采 样 周 期 时 的控 制 器 的 输 出值 ， （） ｅ
（ ）为第 ｋ ｋ 采样周期 的输入控制 系统 的偏差值 ， Ｔ为采样 周期 。
Ｋ 。 Ｋ 是 比例 系 数 、 分 系 数 和 微 分 系数 。 Ｋ 和 ｏ 积 １２ 模 糊 自适 应 ＰＤ参 数 整 定 的原 则 ３ ＿ ｌ ２ 。
汤 秀芬
（ 宁夏大学物理电气信息学院， 宁夏 银川 ７ ０ ２ ） ５０ １
摘 要
主 要研 究 了模 糊 自适 应 ＰＤ 控 制 器 参 数 整 定 方 法 ， 出 了预 估 计 ＰＤ 参 数 值 的 经验 公 式 和 方 法。 用 ＭＡ Ｌ Ｂ软 件 对 Ｉ 给 Ｉ ＴＡ ＰＤ控 制 、 糊 自适 应 ＰＤ 控 制 的 控 制 性 能分 别 进 行 了仿 真 研 究 ， 果表 明 参 数模 糊 自整 定 ＰＤ控 制 具 有 良好 的稳 态精 度 Ｉ 模 Ｉ 结 Ｉ
数 Ｋ 、 分 系 数 Ｋ 和微 分 系 数 Ｋ 。ＰＤ参 数 模 糊 自整 定 是 找 出 积 Ｉ Ｄ Ｉ
ＰＤ 三 个 参 数 和偏 差 ｅ 偏 差 变 化 率 ｅ Ｉ 、 ｃ之 间 的模 糊 关 系 ， 系 在 统 运 行 中 通 过 不 断 检 测 ｅ和 ｅ ， ｃ 根据 模 糊 控 制 原理 来 对 ３个 参
和 自适 应 能 力 。
关 键 词 ： 糊 ＰＤ控 制 器 ， 数 整 定 ， 真 模 Ｉ 参 仿
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
Ｉ ｔ ｉ ｐａ ｒｂａ ｅｄ ｎ ｈ ｆｚ ｙ ｅｌ ｄａｐ ｉｅ ｎ ｈｓ ｐｅ ， ｓ ｏ ｔｅ ｕ ｚ ｓ ｆ ａ ｔ ＰＩ ｖ Ｄ ｗｉ ｐ ａｍｅｔ ｓ ｕ ｉｇ ｓ ｔ ｈ ａｒ ｅｒ ｔ ｎｎ ｉ ｄｅ ｅｌ ｅｄ， ｅ ｍ ｐｉｃ ｅｑｕ ｔ ｎ ｎｄ ｖ ｏｐ ｔ ｅ ｈ ｒ ａｌ ｉ ａｉ ａ ｏ ｍｅ ｈ ｏ ｅ ｔ ａｉｎ ｔ ｏｄ ｆ ｓｉ ｔｏ ＰＩ ｍ Ｄ ｐ ａｍｅ ｅｒ ａ ｅ ｖ Ｓｉ ａｔ ｎ ｏ ＰＩ ａｒ ｔ ｓ ｒ ｇｉｅｎ． ｍｕｌ ｉ ｓ ｆ Ｄ ｃｏ ｔｏｌ ｄ ｕ ｚ ｓ ｆ ｏ ｎ ｒ ａｎ ｆ ｚ ｙ ｅｌ ａｄａ ｔ ｅ ｐ ｉ ＰＩ ｖ Ｄ ｃｏ ｔｏｌ ｏｎ ｅｒ ｎｇ ｎ ｒ ｃ ｃ ｎｉ ｔ ｅｉ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｒ ｑｕ ｉ ａｒ ｄｏ ，ｉ ｕａｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｔ ｕ ｚ ｅｌ ｈ ｒ ｓ ｃｔ ｒ ｖｅ ｃｏ ｔｏｌ ａｌｙ ｅ ｔ ｎｅｓｍ ｌ ｉ ｏｎ ｈ ｗｓ ｈ ｔ ｈｅ ｆ ｚ ｙ ｓ ｆ ａｄ ｔ ｅ ａｐ ｉ ＰＩ ｖ Ｄ ｃ ｔｏｌ ｒ ａｓ ｏｎ ｒ ｌ ｈ ｂｅｔ ｒ ｔ ｌｙ ｅ ｔｅ ｓａｂｉ ａｎ ｉ ｔ ｄ
出 现较 大 的超 调 。若 Ｋ 过 小 ， 使 系 统 静 态 误 差 难 以 消除 ， 响 － 将 影
系 统 的调 节 精 度 。 微 分环 节 作 用 系 数 Ｋ 的作 用 在 于 改 善 系统 的动 态 特 性 。 。 其 作 用 主要 是 在 响 应 过 程 中 抑 制 偏 差 向任 何 方 向 的 变化 ，对 偏 差
器 ， 不 过 它 的 输 入 是 偏 差 ｅ和 偏 差 变 化 率 ｅ 输 出是 比例 系 只 ｃ，
积 分 环 节 作 用 系 数 Ｉ 的作 用 在 于 消 除 系统 的稳 定 误 差 。但 ＜ ｌ
Ｋ 过 大 ， 响 应 过 程 中 会 产 生 积分 饱 和 现 象 ， 而 引起 响应 过程 ． 在 从
调 节 精 度 。但 Ｋ 过 大 ， 生 超 调 量 和 振 荡 ， 至 导 致 系 统 不 稳 产 甚 定 。 Ｋ 取 值 过 小 ， 会 降低 调 节 精 度 ， 响 应 速 度 变 慢 ， 而延 则 使 从
长 调节 时 间 ， 系统 静 态 、 使 动态 特 性 变 坏 。
数 校 正 部 分 ， 图 １所 示 。 糊 推 理 部 分 实 质 就 是一 个 模 糊 控 制 如 模