模糊自适应控制的仿真设计研究应用陈明.doc

模糊自适应PID控制Matlab仿真设计研究
姓名：陈明
学号：08070103
班级：湖南大学智能1201

一、 模糊控制思想、PID控制理论简介：
在工业生产过程中，许多被控对象受负荷变化或干扰因素诸多基于模糊自适应控制理论, 设计了一种模糊自适应PID 控制器, 详细简介了这种PID 控制器控制特点及参数设计规则, 实现PID 控制器在线自整定和自调节。通过matlab 软件进行实例,仿真表白, , 提高控制系统实时性和抗干扰能力,易于实现．便于工程应用。
1.1 模糊控制思想：
应用模糊数学基本理论和办法, 控制规则条件、操作用模糊集来表达、并把这些模糊控制规则以及关于信息, 诸如PID 控制参数等作为知识存入计算机知识库, 然后计算机依照控制系统实际状况(系统输入, 输出) , 运用模糊推理。

1.2 PID算法：
u (t) = Kp·e (t) + Ki·∫t0e (t) dt + Kd·de (t)dt= Kp e (t) + Ki Σei (t) + Kdec (t) 
其中, u (t) 为控制器输出量, e ( t ) 为误差信号, ec (t) 为误差变化率, Kp , Ki , Kd 分别为比例系数、积分系数、微分数。
然而，课本中，为了简化实验难度，只是考虑了kp，ki参数整定。
1.3 模糊PID控制器原理图：

二、基于Matlab模糊控制逻辑模块设计
关于模糊逻辑设计，重要有从属函数编辑，参数选型，规则导入，生成三维图等

2.1 模糊函数编辑器设定：
打开matlab后，在命令窗口输入“fuzzy”，回车即可浮现模糊函数编辑器，基本设立等。基于课本实验规定，我选是二输入（e，）二输出（）。需要注意是，在命名输入输出函数时候，下标字母需要借助下划线编辑，即e_c 可以显示为。

2.2四个从属函数N，Z，P 函数设定：
在从属函数设定中，N 选用是基于trimf（三角形从属函数） ，Z是基于zmf（Z型从属函数），P是基于smf（S型从属函数 ）。
分别设定二输入（e，）二输出（）每个函数N、Z、P选型，以及取值范畴，实际参数范畴。并且，模糊计算 连接词运算 And Method取min ，Or Method取max，蕴含推理Implication取min， 输出合成运算Aggregation取max，去模糊化运算 Defuzzification取centroid(重心法)。
这些都完毕后，即可。下图以输入e为例：

2.3 添加模糊规则：
在FIS Editor菜单栏下Edit中打开“Rules”,即可进行规则添加，依照课本9条抹灰规则，添加完毕后，如下：

2.4 模糊规则视图观测，以及输入输出三位图

2.4.1观测模糊规则视图：
在e， 视图上，可以明显发现各有一条红线，这条红线就是用于调节这两个参数，当参数变化时，，值也会随之变。

这样很容易观测 输入参数变化导致 输出参数变化。

2.4.2 输出e，及，多维图：
2.4.2.1：
输入e，对控制：

输入e，对控制：
由于在实验中，值比较小，忽视考虑后，对最后值影响不大，可以看出=2.67 基本是差不多，验证了实验对的性。

2.4.2.2：
输入e，对控制

输入e，对控制：
由于在实验中，值比较小，忽视考虑后，对最后值影响不大，可以看出=0.08基本是差不多，验证了实验对的性。

从属函数ec编辑

从属函数kp

从属函数ki

添加规则库：

所有规则：

View->rules

View->surface