模糊PID与常规PID的比较

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1、最优控制与智能控制基本文献总结报告 模糊PID 与常规PD的TLA 仿真比较与分析 学生姓名： 班级学号：508068 任课教师：段洪君 提交日期：.04.02 成绩： 文献总结报告自查表自查项目“是”标“否”标1报告与否由本人独立撰写完毕2参照文献与否由本人独立查阅完毕3文献总结报告与否准时提交4题目与否涉及被控对象名称及与本课程有关的控制措施封面与否按“示样”原则打印，签名与否手写6报告正文与否涉及“规定”的三部分7报告正文与否按“样本”格式撰写8报告正文中的公式、图表等与否由本人编辑、绘制9所引用的参照文献在报告正文中与否按顺序标注10参照文献的数量与否达到规定11参照文献的格式与否规范

2、12报告的正文与参照文献的总页数与否在8页之间1报告与否达到“总体规定”14报告与否涉及对既有文献结论的仿真验证成果15报告与否涉及本人的研究内容及成果对所提交报告的自我评价(按百分制打分)1研究的背景及意义随着工业的发展和社会的进步，被控对象越来越复杂，其数学模型的建立也越发困难，对于诸多控制对象有的只能建立起粗糙的模型,有的甚至无法建立模型。此类对象往往被称为不拟定性系统。对于不拟定性系统很难用老式的控制措施获得满意的控制效果。但是对于此类系统，人类却可以凭借自身的操作经验进行较好的控制。于是,人类将这些专家控制经验转化为可以用计算机实现的算法,为不拟定性系统的控制开辟一条新途径。而后，控

3、制专家运用模糊控制工具，结合人类的专家控制控制经验建立了一种新型的控制措施-模糊控制。模糊控制的基本思想是将人类专家对特定对象的控制经验,运用模糊集理论进行量化，转化为可数学实现的控制器从而实现对被控对象的控制。模糊控制器的基本工作原理是：将测量得到的被控对象的状态通过模糊化接口转换为用人类自然语言描述的模糊量，而后根据人类的语言控制规则,通过模糊推理得到输出控制量的模糊取值，控制量的模糊取值再通过清晰化接口转换为执行机构可以接受的精确量。PD控制器问世至今凭借其构造简朴、稳定性好、工作可靠、调节以便等长处成为工业控制的重要技术之一。当被控对象的构造和参数不能完全掌握、得不 到精确的数学模型时

4、,采用PI控制技术最为以便。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心。它是根据被控过程的特性来拟定 PD控制器的参数大小。PD控制原理简朴、易于实现、合用面广，但控制器的参数整定是一件比较困难的事。合理的PD参数一般由经验丰富的技术人员在线整定。在控制对象有很大的时变性和非线性的状况下，一组整定好的ID参数远远不能满足系统的规定。为此,需要引入一套模糊PID控制算法。所谓模糊ID控制器，即运用模糊逻辑算法并根据一定的模糊规则对P控制的比例、积分、微分系数进行实时优化,以达到较为抱负的控制效果。模糊PID控制共涉及参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊、PI控制器等几种重要构成部分。计算机根据所

5、设定的输入和反馈信号，计算实际位置和理论位置 的偏差 e以及目前的偏差变化c ，并根据模糊规则进行模糊推理,最后对模糊参数进行解模糊，输出PID 控制器的比例、积分、微分系数。 常规的PI控制器在非线性时变,滞后较大的系统中鲁棒性不强，控制效果不抱负。而模糊PID控制器既具有模糊控制灵活而适应性强的长处,又具有常规PID控制精度高的特点,在工业控制中得到广泛的应用。 本文通过运用用ALB6.1的模糊控制工具箱设计模糊控制器，然后用MATL的mulik进行了仿真。仿真成果表白，在工况有较大变化和存在扰动状况下,模糊控制系统性能优于常规I控制。2 模糊控制的研究现状. 国外模糊控制的研究现状195

6、年扎德在信息与控制杂志上先后刊登了模糊集（Fuzyet)和模糊集与子系统（Fz Sets& System),产生了模糊集合论,奠定了模糊集理论和应用研究的基本。但模糊一词却在美国科技界遭到怀疑和反对,为此而影响了模糊逻辑在美国的研究和应用推广。168年扎德初次公开刊登其模糊算法。1973年刊登了语言与模糊逻辑相结合的系统建立措施。174年伦敦大学Mmdani博士初次尝试运用模糊逻辑,成功地开发了世界上第一台模糊控制的蒸气引擎。19651974年是模糊控制发展的第一阶段,即模糊数学发展与成形阶段。其间于1972年,日本模糊系统研究基金会建立,后来成为国际模糊系统协会(IFSA)的日本办事处。 第

7、二阶段大概从19741979年,这是产生简朴模糊控制器的阶段。在这期间,美国加州一公司率先生产了世上第一只模糊逻辑芯片。180年丹麦的斯密司公司初次应用芯片在水泥烘干机中成功地实现了模糊逻辑控制,但其自适应能力和鲁棒性有限，稳态精度也不够抱负。 199年至今是发展高性能模糊控制的第三阶段。199年T.rock和.H.Mami共同提出了自学习概念,使系统性能大为改善。93年日本富士电机开创了日本第一项应用水净化解决。187年日本仙台地铁线采用了模糊逻辑控制器。19年日本把模糊逻辑消费品推向高潮,同年,扎德专家出任OMRON(立石)公司高档顾问。199年,扎德专家应OMRON之请,在IA9博览会的

8、新闻发布会上作了以软计算为题的发言。扎德曾获得日本公司家赠与的5万美元的本田奖。 今天,模糊逻辑控制技术已经应用到相称广泛的领域之中。在日本，家用电气设备已成为其主攻市场,诸如智能洗衣机(日立)、微波炉(夏普)、吸尘器、空调机(三菱)、照相机和摄录机（立石）等等；在工业闭环控制系统中有水净化解决、发酵控制、化学反映釜、水泥窑炉等等。在专用系统和其她方面有地铁控制（日本)、电梯、自动扶梯、蒸气引擎、声控直机、纸币辨认装置以及机器人等等。 日本领先,从所周知,现代的某些高新技术的发展似乎有这样一种趋向,即欧洲从事理论研究,美国从事技术突破,而日本从事应用开发并率先推出商品，并且逐渐成为这项技术的主

9、导国家。模糊逻辑也不例外。正如前面提到的,日本于1972年就成立了模糊系统研究基金会。1989年4月日本创立了国际模糊工程研究所（LF),下设三个实验室:一室研究模糊控制；二室研究智能信号解决;三室研究模糊计算机。1989年日本有关模糊技术的产品年值约有10亿日元（约合8万美元),其中真正以模糊技术为核心的产品约占1亿日元（约合万美元)。模糊一词是1990年日本国民使用频率最高的四个词之一。 据记录，日本191年就占全球模糊控制产品市场的80左右,在世界上遥遥领先。其因素是,日本在模糊逻辑元件生产方面历来居领导地位；日本是最出名的新颖电子消费产品的销售中枢。可以说,日本差不多垄断了整个模糊逻辑

10、产品市场。日本的OMRN公司在这中为模糊逻辑的发展做出了较大的努力。该公司从1984年起追赶模糊技术。86年推出了第一种模糊逻辑产品一种医疗诊断系统。189年投入70万美元开发合用于机器人、过程控制语言辨认以及成像解决的模糊解决器,其特点是根据模拟电路和平行解决作出高速推理，适应于多种应用场合的自由规则数和输入输出数。已经推出的软硬件有:模糊微解决器、模糊控制编程与模拟软件以及模糊工业控制器。公司还为多种模糊产品申请了700多项专利。190年,OMRN展出了第一批超高速模糊逻辑技术,涉及集成块、控制器和软件,惊动了世界并掀起了模糊逻辑技术的开发高潮。1990年推出的产品有人体传感器、机床故障诊

11、断/预测专家系统以及温度控制器、500多任务解决器和FP3000控制器及其开发工具。1991年的新产品有：自动售票机、车辆辨认机、血压计以及健康状况监理支持系统。1991年7月推出的EAF型模糊温度控制器(也称调节器）是PD与模糊逻辑算法相结合的产物,它明显地增强了对生产过程混乱的响应能力,继之又推出以自适应调谐为特点的E5J系列温控器,可觉得PD算法保持优化了的P参数。自适应调谐可以监控步响应、扰动以及搜索型调谐。EJ系列有1/4、1/和1/N三种规格。91年晚些时候推出的另一种重要产品是PLC协解决器。它已应用在C2H以及V系列的PLC中。Z0模糊推理模块也可以插入000H和CH大型PLC

12、后板中作为的协解决器。001自身没有输入输出,控制值通过CP的计算由通讯网络中的其她智能装置写入到该模块中。它可以高速度解决模糊程序以适应实时控制。解决模糊推理的速度是15us/规则,再加上600us去模糊时间。模块可以储存长达12条规则的程序，每条规则中最多可有5个前提(即1F条件)和2个固然的结(即TEN成果)。PC使用模糊逻辑开发软件在IB 电脑上编程，并可在运营状态下产生、模拟、修改和监察模糊逻辑程序。F001模块应用面广,例如可用于:诸如过程、张力和定位控制等非线性系统中；在输入有大偏量或精度局限性的系统中;需要人的直觉调节的难以控制的系统中;需要适应性解决来克服不断变化的环境过程条

13、件的系统中;必须平衡多种输入或者相矛盾的克制力的过程中。 F01推理模块及其软件还可提供一种解决构造,用以解决用一般控制措施难以解决的应用场合,例如倒摆,只需要编入11条规则,简化了编程和减少了软件费用。9年OMO还同C签订了一项合同,前者向后者提供FS00模糊知识库开发工具、模糊推理组块及有关专利的技术资料,以运用后者开发和制造模糊推理组块,并应用到位75x系列和8位78系列微解决器中。OMRN的P1000数字式模糊解决器是一种掩模只读存储器,它可以连到单片微机上,是世界上第一种使用串行传播措施的最小最便宜的模糊逻辑集成块,易于装入电子办公机械、汽车电子元件和消费电子产品中。FP100中使用

14、的知识库,是用FS1000模糊知识数据开发工具编排的。FP300数字式模糊解决器也用这种软件。F10是一种没有只读存储器的仿真集成块。FSTH1000编译器用来为F050和FP00把来自开发工具的知识转换为目的码。FP1050和STH1000样品在日本售价分别为12和70美元。13年,OMRON开始销售其LNA工作站。这是世界上第一种通用的以模糊逻辑为基本的工作站,其解决速度可达到400MIPS。重要应用范畴是:通用数据库、模糊专家系统及推理系统。通用数据库的一种例子是汽车和旅行筹划,它可以根据客户的爱慕和所但愿的价格范畴来分列出合适的产品和目的。遥控维修系统是模糊专家系统的一种例子,一种工作

15、站每秒钟能预测和诊断台产品或设备的毛病。模糊推理系统的例子是一种监察系统,它可觉得工厂或大厦每秒解决30项传感数据,对火灾或盗窃报警。另一种例子是手写字符辨认系统和签字确认系统。 193年,OMRON宣布了一种新型模糊逻辑器件,具有图像辨认和分析功能，可以检查伪钞和彩色复印伪件。在ISA/93博览会上，OMRON展出了纯研究技术,其中有高密度芯片和ASIC芯片的制造技术以及模糊逻辑技术,可用于气袋有选择的鼓励、拥挤控制和变色变背景的光电传感器中。在日本,除OMRO之外,尚有富士、三洋、日电、冲电气等公司从事模糊逻辑产品生产。992年富士通推出MB940系列位单片模糊控制器,可用于实时控制。这个

16、系统中的MB9414是一种大规模使用的掩模OM产品；MB94V4是一种供评价和开发用的级联产品;B94P14则是供预生产使用的一次性产品。所有三种集成块都使用F2RU6模糊推理机构和FMC8L中央解决单元。三洋没有生产模糊逻辑集成块,但在应用方面领先。989年9月初次推出m录像机,99年8月推出微波炉，接着推出电饭锅、洗衣机、衣服干燥机、真空清洗机、加热器、复印机、空气清洗机、面包炉、大容量电冰箱、无绳电熨斗和被褥干燥器等等运用模糊逻辑的产品。991年3月推出第一台装有模糊控制器和神经控制器的电电扇，这种电扇可以自动对准使用者。NEC销售的产品有17K系列的4位微控制器。9年3月推出的PD15

17、是另一种位微控制器，是专为具有模糊逻辑的消费电子产品而设计的,它有大容量M和一种通道8位模数转换器。售给日本客户的价格是228美元。开始生产时月产0万只。冲电气于192年月开发出据称为世界上第一只并行解决单片位模糊解决器MS91U2,是熊本大学设计的。第一财政年度将生产2万只，售给日本客户的样品价格为20美元。重要用途将涉及机器人、音响影视设备控制器、图像辨认解决以及话音和手写文献辨认系统。德国政府已经开始了一种8亿美元的筹划来进一步开发模糊逻辑及有关技术。Infrm公司是重要成员之一。Ifm软件公司的最新产品是供A/B公司-5可编程控制器用的在线模糊逻辑软件模件。该公司近来还同TI公司一起宣

18、布了第一种供数字信号解决器用的模糊逻辑设计。该公司同te公司合伙研制的神经模糊模件(eurouzz),是该公司产品FuzTch软件的一部分,它可以根据数据集自动产生和优化模糊逻辑系统。这种Neuro Fuzzy模件可以实现自适应模糊逻辑系统,它的初次应用是数字式滤波器和过程控制。193年汉诺威博览会上,德国金钟公司推出已经投产的P-401模糊P,其优化的操作系统可以直接存取板上的I/O(输入：6个模拟量，个数字量;输出:3个模拟量,个数字量)。单一模糊集的吞吐不到1ms。一根并行的总线还可扩展I/O。因此,P4-41机可以单独使用,也可用于分布式控制中。该机用与IEC131-3兼容的指令表语言

19、编程。如果采用Inor公司Fzy Tch顾客接口工具编程，那么两种语言可以被以视窗为基本的SOsft-F编程语言混合起来。 西门子公司与nform公司合伙推出的新型SE81C99模糊逻加协解决器有两种形式:一种是带有8数据总线接口的独立芯片;另一种是作为SIECO 51系列中8位控制器的一种宏单元或者6位SB8C6族的一种宏单元。在0z时钟频率时,此模糊协解决器能在一秒钟内解决7万条模糊规则。93年秋,该公司还推出一种初始开发系统,它涉及一种开发板和Fzy ech工具。 在美国,最早应用模糊逻辑的例子是控制水泥生产。Laage公司在世界各地的水泥窑炉中有2个窑炉采用了涉及模糊逻辑的G2实时专家

20、系统。系统中的图形顾客接口(GUI)以及面向目的的编程环境工具,简化了模糊逻辑的实现,使顾客能到和评估不同的控制方案以供选用。美国横河公司在1989年就向美国市场推出T35温度控制器。在U37/T38、1/DIN规格的单回路调节器中,由于使用的模糊逻辑,使其达到给定值的速度比常规PI控制器要快，它既省时节能又避免了超调。A/B公司正在推出其10系列光电控制器,使用模糊逻辑监控传感器对光电噪声的反映,而用一般的编程逻辑就办不到。VI技术公司是模糊逻辑硅片供应商,近来推出VY86C57型12位模糊实时协解决器芯片,它涉及一种模糊计算加速器,对模糊规则的评估速度比单单用软件要快3倍。isher-os

21、munt公司在13年ISA/9博览会上推出了具有自调谐功能的模糊控制器(ILC)和多变量模糊逻辑控制器(MFL)。它们是采用模糊集理论与典型控制技术相结合的产品,它运用模糊逻辑转换变量和评估模糊规则,并把其成果模糊输出在去模糊过程中转回到老式的单元（诸如阀门位置)中去。IFLC是单进单出(SIO）控制器,旨在取代ID控制器。MFL是多进多余(MIM)控制器，旨在解决多变量互作用或者严格的非线性问题。该公司已把IFLC用于rovox和S控制器上。MFLC将用于PH值、纸浆质量以及有护套的反映堆的温度控制中。摩托罗拉公司993年的一次调查表白：10工业界的应答者声称她们已在产品中使用了模糊逻辑技术

22、,而61%则声称将筹划采用。美国悄悄地发展和应用模糊逻辑既有技术保密因素，也有文化背景因素。美国人不像东方人那样容易接受模糊一词。据称,小厂家已在应用,但不肯透露,而大公司正在投资研究。她们觉得模糊逻辑的效果是诸多因素的结合,譬如使用了许多传感器,不能单单归功于模糊逻辑。只有在非常复杂或者非线性应用场合,模糊逻辑的作用才是最明显的。22国内模糊控制的研究现状中国、也是世界上模糊逻辑研究的领先者之一。中国拥有万名以上的科技工作者从事这项研究，在投入的人力方面,比日本、欧美都多,居世界第一。北京师大汪培庄专家自0年代起就致力于模糊理论及应用的研究，1983年出版模糊集合论及其应用一书。重要理论有:

23、模糊落影理论、因素空间、真值流理论等。并在模糊推理机、地膜生产、诊断型专家系统以及工业开发等方面获得一批成果。985年楼世博出版了模糊数学。186年华中工学院曾为兰州石化机器厂研制成功模糊逻辑按期制的快煅液压传动系统。87年鲍新福、都志杰刊登了自调节比例因子模糊控制器一文。198年吴勤勤等在中国自动化学会/第二届过程控制科学报告会论文集中刊登了一类专家模糊控制器的论文;合肥工大科研简报上刊登过阴阳互补原理赢得世界学者关注一文。191年毛宗源、狄争在自动化学报上刊登了自调节比例因子模糊控制器控制工业锅炉燃烧过程一文;应行仁、曾南也在该学报上刊登了采用BP神经网络记忆模糊规则的控制,12年在中国自

24、动化学会华东地区,第二届学术交流会上,顾绳谷,花木兰刊登了题为其于P神经网路的参数自动调节模糊研究论文。同年，顾、汪还在合肥工大学报上刊登控制规则自调节模糊控制研究一文。199年第一期的电气传动上刊登了自学习模糊控制系统的研究与实现,由阮晓钢、潘铁宝签名。19年邱志雄在电气自动化上刊登了模糊PID控制器。此外,各大学还出版过不少论著、专著。以上可见中国科技界在理论研究和应用方面并不亚于其她国家。鉴于中国大陆电子工业的状况,模糊逻辑在产品商业化方面似乎还没有明显的进展。中国台湾的Htk微电子公司于199年初在其4位微控制器中设计了模糊逻辑,并于194年中开拓生产。它的第一种模糊逻辑集成块使用1.

25、2微米MO工艺制造，速度是几百到几千FIS(每秒模糊逻辑推理)。这种微控制器可以控制/O、定期器、ROM和RAM。 应用微机进行模糊控制,能将人的操作经验和微机的高速、精确运算以及控制能力有机地结合起来,加上传感器的配合,就可以得到比状态空间措施更为实用的自动控制方式。实践证明,模糊控制系统具有许多长处：构造简朴、控制精度相对较高、动态性能良好、对负载及参数变化不敏感。因此,模糊控制是一种具有广宽应用前景的新技术。尽管家电方面的商品较多，但是应用于工业过程控制领域则有更大的效益。 近几年来,针对模糊控制精度不太高、自适应能力有限以及容易产生振荡等现象,提出了一系列的改善方案,诸如设计了控制规则

26、可调节的模糊控制器,具有积分作用的模糊控制器,参数自调节式模糊控制器,复合型控制器以及自学习模糊控制器(涉及自寻优式、专家式和神经式)等等。模糊控制、专家控制和神经控制是构成智能化控制的三大块,人们特别对模糊逻辑与神经技术相结合的系统抱有较大的但愿。运用模糊推理和人工神经网络（ANN)的学习功能对控制参数作调节，就也许得到更为抱负的模糊神经网(NN)控制器。已有某些公司在它们的产品中应用这种技术结合。 23研究中所存在的问题:（1） 模糊控制的设计尚缺少系统性，这对复杂系统的控制是难以奏效的。因此如何建立一套系统的模糊控制理论,以解决模糊控制的机理,稳定性分析系统化设计措施等一系列问题。（2）

27、 如何获得模糊控制规则及从属度函数即系统的设计措施，这在目前完全凭经验进行。（3） 信息简朴的模糊解决将导致系统的控制精度减少和动态品质变差，若要提高精度则必然增长量化级数,从而导致规则搜索范畴扩大，减少决策速度，甚至不能实时控制。(4）如何保证模糊控制系统的稳定性即如何解决模糊控制中有关稳定性和鲁棒性问题。 模糊控制器的应用3. 常规PID控制PI控制是最早发展起来的控制方略之一,由于其算法简朴、鲁棒性好及可靠性高,被广泛应用于过程控制和运动控制中。它是一种基于偏差信息估计的简朴而有效的控制算法。常规的PID控制器如图1所示。P被控对象IR（s） (s) +U(）C(s） D - + 图 常

28、规PID控制器PID控制器是一种线性控制器,它根据给定值R(s)与实际输出值C（s)构成控制偏差: E（s）=R(s)-C（s) (）是由比例反映偏差环节和克制超调量环节，以及消除稳定偏差环节来调节的一种控制器。控制规律为： (2)传递函数为: （3）式中为PID控制器的放大系数； 为 PID 控制器的积分时间常数； 为ID控制器的微分时间常数。I控制器各校正环节的作用如下：(a)比例环节。即成比例地反映系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。比例系数越大，调节速度越快。(b)积分环节。可以消除系统稳态误差。其作用的强弱取决于积分常数 ,越大,积分作用越弱，反之越强,

29、并且易带来系统的稳定性减少、振荡加剧等负面问题。(c)微分环节。反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号值增大之前，在系统中引入一种有效的初期纠正信号，从而加快系统的动作速度,减少调节时间。 很明显,常规PID不能根据现场的状况进行在线自整定参数,因此常规PID控制不具有自适应性,在实际运用中作用有限。3.2 模糊PD控制3. 模糊D控制器的构造 模糊自适应PID控制是以误差e和误差变化c作为输入,并找出 PD三参数与 和 c之间的模糊关系图，根据模糊控制原理对三参数进行在线修改，从而使被控对象有良好的动、静态性能。其构造框图如图2 控制规则对象判决模糊量化 图 模糊控制构造框图S系统的设定值,

30、精确量e、c系统偏差与偏差变化率,精确量E、C经模糊量化解决后的系统偏差与偏差变化率,模糊量模糊量的偏差与偏差变化率经模糊控制规则近似推理解决后,得到控制作用对模糊量的控制作用，经模糊判决，得到模糊控制器输出的精确量的控制作用去控制被控对象32.2 模糊PID控制器的一般设计环节（a)进行系统分析，拟定模糊控制器的输人变量、输出变量及控制器的构造;(b)定义输入、输出变量的论域和从属函数、建立控制规则、拟定运算子、选择反模糊化措施；(c）模拟实验,可以离线进行仿真实验,也可以在线进行实时测量。对模糊控制器先进行离线仿真,而后在线实时测量是值得推荐的措施。在离线仿真实验中，可以对多种控制方案的控

31、制性能进行全面比较，拟定最优控制方案；可以选择模糊控制器的控制参数;可以通过变化被控对象的特性参数考察所设计的模糊控制器的自适应性能。此外,由于离线仿真实验一般可由软件完毕，不需要组建硬件系统,因而较之在线测量简便易行,节省投资。 3.2.采用Mtab中的模糊工具进行仿真研究。其环节如下：1)模糊语言变量以误差e以及误差变化率e作为输入,而输出分别为 PI的三参数。)模糊控制表根据并总结工程设计人员的技术知识和实际操作经验,建立合适的模糊规则表,得到 、和三参数分别整定的模糊控制表。)输入参数的模糊化本控制系统为双输入,三输出的模糊控制器、将 和 e的变化范畴定义为模糊集上的论域。-5,-4,

32、3，-2，-,0,+,+,+4,5e=-5，-4，-3，-，-,0,，+2，+3,+4,5而其模糊化子集为：e=B,N,NS,ZO,PS,PM，PB，NB,NS,ZO,PM,P式中，NB代表负大,NM代表负中，NS代表负小，E代表扩大零,PS代表正小,M代表正中，B代表正大。均选用高斯分布作为从属函数分布，由此可得各模糊子集的从属度。然后根据各模糊子集的从属度赋值表和各参数模糊控制模型,应用模糊合成推理设计I参数的模糊矩阵，查出修正参数代入下列各式计算: （4) (5) ()式中，、 和 为 PID参数的初始值, 、和 为最后应 ID参数的取值。模糊I可在线调节参数 、和 ,使得这些参数最优并

33、使系统获得最佳的控制效果。4 采用aab进行仿真研究在命令窗口中键入进行语言编辑。重要模糊语句有advr(添加模糊变量），df（添加从属度函数）,addru（添加模糊规则)。本文所研究被控对象为： 常规PID的Matlb仿真 a) Step信号输入 b)Saturan限制幅度函数 c）被控对象G(s)传递函数c)常规PID的Matlab仿真图simulik仿真模型与Step阶跃输入参数阶跃输入输出的simlink仿真模型与tep阶跃输入参数如图3所示。Ste函数阶跃初始值0，阶跃时间0.02，最后值1；turation限制幅度函数最小值-.4,最大值0.4;被控对象（s)传递函数Tanferc

34、tion为本文研究被控制对象。图 常规PI单位阶跃响应程序运营后，界面显示单位阶跃响应特性如图4所示，在特性上点击最大值的点，显示的最大超调量为，峰值时间模糊控制器的设立在atlab命令窗口输入“uzz”，拟定模糊控制器构造:即根据具体的系统拟定输入输出量。选用二维控制构造,即输入为误差e和误差变化率e，输出量为 、和 。添加输入两个变量，输出三个变量，如图5所示,为模糊控制器的设计界面。图5 模糊控制器的设计界面 a) 选择从属度函数及数量 b) 产生从属度函数图 6 各输入输出参量的从属度函数如图 所示，在菜单中选中Editd Fs,在弹出对话框中设立函数名为usm,数量为个。图从属度函数

35、作用为输入输出各变量的模糊化，为模糊语言选用相应的从属度函数，拟定模糊规则，制定完之后会形成模糊规则控制矩阵，并根据模糊输入量按照相应的模糊推理算法完毕计算,决策出模糊输出量，对输出模糊量进行解模糊。下图7为根据表1、表、表3设立产生的模糊规则,合计4条规则。图 产生的模糊规则观测模糊推理过程如图所示。图 8 模糊推理过程各输出变量与误差e、误差变化率de/d间的变化关系见图9a)、图9）、图9c)。 a) 比例控制量Kp变化关系 ) 积分控制量Ki变化关系c） 微分控制量Ki变化关系图 9 参量p、Ki输出变量与误差e、误差变化率det间的变化关系将以上建立的模型通过Fle-Exrt-T f

36、ile，输入名称fzzy，保存到matab工作目录下，建立的文献名称为fuzy.is。见图10所示。图 0 模糊控制器的文献保存Simulink模型的建立使用模糊PID控制措施,在前向通路中加入模糊控制器,建立smuink仿真模型如图所示。 图11 simlnk的模糊I仿真构造图图11中,双击Fuzzylog cotroler2,在弹出框内输入fuy.fis，从而选中模糊控制器文献fuzzy.fis，见图12。图 选择模糊控制器文献右击模块Fuzzy logctrole2,选择k undr ask，可编辑弹出的文献内系统成果为如下图13所示。图13 模块Fuzzy logicconroler2

37、子系统仿真构造图并双击图3中的Fuzz locconto,在同图2所示，输入文献名fzz.is。最后保存所有文献，并运营图系统模型，可得模糊PI的输出仿真成果如图13所示。图13 模糊PI的输出仿真成果显示模糊PID的最大超调量为，峰值时间，信号无振荡,稳定速度快。5 结论比较图与图13成果可知，对于本系统，模糊I控制无振荡,但是上升速度并不快，且超调较大,比较依赖于专家知识即模糊规则。模糊控制器仿真设立中,核心参数有Saturtin模块中的值,并且由于规则共4条,需要仔细选择步长和算法,计算时间很长，因此在规则极多的情形下,模糊控制耗时较长，不一定有极其迅速的动态响应。阐明模糊规则并不是越多

38、越好。但对于某些非线性、不能拟定明确数学模型或需依托专家及工程人员经验的场合,模糊控制P是可以应用的。参照文献1楼顺天等.基于MATL气B的系统分析与设计西安电子科技大学出版社2李士勇模糊控制、神经控制和智能控制论.哈尔滨工业大学出版社,1.3施阳MATIA语言精要及动态仿真工具IMULIN.西北工业大学出版社,98.4石辛民,郝整清. 模糊控制及其MTLAB仿真. 交通大学出版社，. 迟钦河,徐文正.把模糊控制与P I 算法相结合的控制系统.1998.6吴晓莉等.Matla辅助模糊系统设计 西安:西安电子科技大学出版社,.7汤兵勇等.模糊控制理论与应用技术. 北京:清华大学出版社，200 2夏红，赏星耀，宋建成.参数自整定措施综述.浙江科技学院学报,，15(4)：23240黄忠霖, 黄京编著, 控制系统MATLAB计算及仿真.北守国防工业出版社， 0 9 1王耀南,孙炜等. 智能控制理论及其应用.北京:机械工业出版社,. AZadhFzzy setJ.nformatin and o11965，8(3)：33312. Neal Richte, DaiPe, “Fzzy Evuonr Ceulr tomat”, oedinsof AI,