基于vc的模糊pid控制模塊設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-08 18:43 本頁(yè)面
【正文】 有的大部分模糊PID控制器都是手工整定或試湊，沒(méi)有合適的具體的優(yōu)化指標(biāo)，因此一般都不能得到最好的控制性能。 模糊PID研究的基本形式模糊PID控制器主要有以下三種基本形式:(1) 增益調(diào)整型(Gain scheduling)模糊PID控制器由于常規(guī)PID調(diào)節(jié)器不具有在線調(diào)整參數(shù)的功能，致使其不能滿足偏差。及偏差變化△。對(duì)PID參數(shù)的自整定要求，從而不能滿足要求的性能指標(biāo)或影響了其控制效果的進(jìn)一步提高。為了滿足在不同偏差e和偏差變化率△e對(duì)PID參數(shù)自整定的要求，利用模糊控制規(guī)則在線對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改，便構(gòu)成了增益調(diào)整型模糊PID控制器該類 控 制 器中輸出的物理量直接對(duì)應(yīng)增益參數(shù)，通過(guò)應(yīng)用模糊規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)增益參數(shù)的調(diào)整。其有兩種形式:①基于性能監(jiān)督的增益調(diào)整型模糊PID控制器，如:If (Perform Index is …) then (△Kp is …) and △Ki is …) 有關(guān)性能指標(biāo)(Perform Index)可以是超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差或其它靜動(dòng)態(tài)特性。由于這些性能指標(biāo)需要一個(gè)完整控制過(guò)程得到，因此該類控制器可以用于自整定或自適應(yīng)方式對(duì)增益進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。② 基于誤差驅(qū)動(dòng)的模糊PID控制器，Zhao等人應(yīng)用了如下的規(guī)則形式:If(e is…) and (△e is…) then (Kp is…) and (Ki is…) and (Kd is…)該控制器的PID增益參數(shù)將是誤差e和誤差變化△e的非線性函數(shù)。如非線性比例增益可以記為:Kp= f(e, △e)。以He 等發(fā)展的模糊PID控制器應(yīng)用二維模糊推理機(jī)計(jì)算單因子參數(shù)a，各增益參數(shù)均表現(xiàn)為。(e, △e )的函數(shù)，從而達(dá)到了調(diào)整各參數(shù)的目的。對(duì)于那些含有對(duì)被控過(guò)程在線辨識(shí)環(huán)節(jié)的FuzzyPID控制器，對(duì)具有不確定性的對(duì)象有較好的控制效果。通常用兩種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)被控過(guò)程的在線辨識(shí)。一種是運(yùn)用模糊規(guī)則控制的同時(shí)進(jìn)行在線辨識(shí)，另一種是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近能力和自學(xué)習(xí)能力，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練成可代替被控對(duì)象的逆模型，然后再進(jìn)行控制。(2) 直接控制量型(Directaction)模糊PID控制器如果模糊推理機(jī)的輸出是PID原理范圍內(nèi)的控制作用量，則該控制器屬于直接控制量型。1987年，其中特別重要的是證明了Mamdani模糊PI(或PD)型控制器是具有變?cè)鲆娴姆蔷€性PID控制器。這些工作為模糊控制理論與傳統(tǒng)PID控制理論相結(jié)合建立了橋梁。隨后這種模糊PID控制算法結(jié)構(gòu)研究的許多新成果不斷涌現(xiàn)。并給出了最為深刻的理論分析，證明了具有最簡(jiǎn)單線性控制規(guī)則的二維模糊控制器其輸出可等同于一個(gè)非線性PI控制器，在線性對(duì)象和非線性對(duì)象上的仿真結(jié)果表明了模糊控制器同PI控制器的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別。并將此方法推廣到具有通常線性控制規(guī)則的二維模糊控制器，證明了其輸出可等同于一個(gè)全局多層次線性關(guān)系式和一個(gè)局域非線性PI控制器，將結(jié)構(gòu)分析方法推廣到具有線性規(guī)則的三維模糊控制器上，得出了三維模糊控制器的一般解析輸出表達(dá)式，證明了具有一般線性推理規(guī)則的三維模糊控制器可等同于一個(gè)全局多層次關(guān)系式和一個(gè)局部非線性PID控制器。(3) 混合型(hybrid)模糊PID控制器混合型模糊PID控制器可以有各種形式出現(xiàn):如增益調(diào)整型與直接控制量型的結(jié)合，或傳統(tǒng)線性PID控制器與模糊控制器的結(jié)合。類比傳統(tǒng)的PD、PI、PID控制，模糊控制器亦可分為PD、PI和PID型。人們?cè)?974年Mamdani工作的基礎(chǔ)上，提出了二維模糊控制器結(jié)構(gòu)。這種模糊控制器主要可分為2類:PI型的模糊控制器，由偏差e和偏差的和∑e作為輸入量。PD型的模糊控制器，由偏差e和偏差的變化△e作為輸入量。但二者都有不足，PI型控制由于有積分的作用，在高階系統(tǒng)中過(guò)渡過(guò)程較差。PD型控制因沒(méi)有積分的作用，難以消除穩(wěn)態(tài)誤差，為此在模糊控制器中引入積分作用。雖然以偏差e，偏差和∑e,偏差變化△e以及偏差變化的變化△e2作為輸入構(gòu)成常規(guī)或增量式模糊PID控制器可以實(shí)現(xiàn)PID的控制功能，但因增加了一個(gè)輸入量使得模糊控制器的設(shè)計(jì)和計(jì)算復(fù)雜，規(guī)則繁多，推理運(yùn)算時(shí)間變長(zhǎng)。傳統(tǒng) PID 控制器與模糊控制器的結(jié)合有兩種結(jié)構(gòu)形式:串聯(lián)結(jié)構(gòu)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)。圖11 串聯(lián)結(jié)構(gòu)復(fù)合控制PID對(duì)象FUZZYKr_eeufy串聯(lián)結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)原理如圖11所示。當(dāng)系統(tǒng)的偏差e大于語(yǔ)言變量值零檔時(shí)，即在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，e和uf同時(shí)用做PID控制器的輸入信號(hào)，即e’(t)=e(t)+uf(t)，對(duì)PID控制器產(chǎn)生較強(qiáng)的控制信號(hào)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快；而當(dāng)偏差信號(hào)e小于語(yǔ)言變量值零檔時(shí)，模糊控制器通過(guò)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，這時(shí)e’(t)=e(t) 只有偏差信號(hào)進(jìn)入PID控制器，由于此時(shí)系統(tǒng)的輸出和給定值己經(jīng)很接近，所以能很快地趨于給定值，消除穩(wěn)態(tài)誤差。這種結(jié)構(gòu)的模糊控制器產(chǎn)生階梯狀的非線性控制信號(hào)作用于PID控制器，依靠調(diào)節(jié)PID輸入的突然變化來(lái)提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，往往易造成PID作用的誤調(diào)節(jié)。并聯(lián)結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)原理如圖12所示。PID對(duì)象FUZZYr_eyufupid圖12 并聯(lián)結(jié)構(gòu)復(fù)合控制它是將模糊控制器和PID控制器并聯(lián)起來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，即有模糊和PID兩種模態(tài)。其中模糊控制器采用常規(guī)模糊控制器，輸入變量為偏差e和偏差變化△e，輸出為u,模糊控制規(guī)則采用IFTHEN形式，推理合成采用MAXMIN算法，反模糊化采用面積重心法。這種模糊控制器本質(zhì)上是一PD控制器，由于缺乏積分環(huán)節(jié)系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差，為此在偏差e小于某一閩值M時(shí)，控制器切換至常規(guī)PID控制器，從而使得這種雙?？刂破骶哂许憫?yīng)快，穩(wěn)態(tài)精度高的特點(diǎn)。 Visual C++ 本文介紹了基于Visual C++ 平臺(tái)的VC的模糊PID控制模塊設(shè)計(jì)。 而Visual C++ ，它在前一版的Visual C++ ，增添了許多新功能，其主要的功能特點(diǎn)可概括為以下幾個(gè)方面。 (1)編譯器改進(jìn)了對(duì)于ANSI C++標(biāo)準(zhǔn)的支持。Visual C++ C++標(biāo)準(zhǔn)，還增添了對(duì)邏輯型數(shù)據(jù)的支持，并且對(duì)于模板的支持也得到了相當(dāng)?shù)母纳啤?(2) Developer Stu
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