【正文】 KP變化量隸屬函數(shù) 圖411 KD變化量隸屬函數(shù) 圖412 KI變化量隸屬函數(shù) 確定相關(guān)模糊規(guī)則并建立模糊控制規(guī)則表根據(jù)參數(shù)KP、KI、KD對系統(tǒng)輸出特性的影響情況，可以歸納出系統(tǒng)在被控過程中對于不同的偏差和偏差變化率參數(shù)KP、KI、KD的自整定原則：⑴ 當(dāng)偏差較大時，為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并防止開始時偏差的瞬間變大可能引起的微分過飽和而使控制作用超出許可范圍，應(yīng)取較大的KP和較小的KD。例如，它的控制規(guī)則形式符合人們的思維和語言表達的習(xí)慣，控制策略能夠方便地表達，控制算法簡單等。以e=,ec=，解模糊過程見圖413。圖51 設(shè)置好的FIS編輯器 編輯隸屬函數(shù)在上圖所示窗口中，打開View下拉式菜單并選擇Edit Membership Functions...通過雙擊各個變量，設(shè)置Range和Display Range。 對模糊控制器的SIMULINK建模MATLAB提供的SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模，仿真與分析的軟件包[11]。確定模糊化因子為：ke=kec=。 圖56 五輸入PID控制器 模糊PID控制器的SIMULINK建模完成各個部分的SIMULINK仿真后。graduate139。centroid39。min39。mamdani39。為了預(yù)置初始參數(shù)，利用SIMULINK中“Commonly Used Blocks”下的“Constant模塊”和“Sum模塊”。建立如下模型，并將其封裝成子系統(tǒng)。SIMULINK包含多個子模型庫，每個子模型庫里又包含多個功能模塊。從Edit菜單中選擇Add MFs...分別對系統(tǒng)的輸入輸出變量按照設(shè)計書對隸屬函數(shù)的類型、數(shù)量進行定義，見圖52。將以上參數(shù)與初始參數(shù)整合的值KP=，KD=， KI=。⑵ 規(guī)則匹配和觸發(fā)給定輸入的誤差和誤差微分后，分別代入隸屬函數(shù)中，并求出關(guān)于所建立七個模糊子集的隸屬度，統(tǒng)計輸入的誤差和誤差微分隸屬度不為零的模糊子集對數(shù)，依照模糊控制規(guī)則表，查得并統(tǒng)計輸出對應(yīng)的模糊子集。⑵ 當(dāng)偏差和變化率為中等大小時，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減小和保證一定的響應(yīng)速度，KP應(yīng)取小些。 定義輸入、輸出的隸屬函數(shù)誤差e、誤差微分及控制量的模糊集和論域確定后，需對模糊變量確定隸屬函數(shù)。論文將輸入的誤差(e)和誤差微分(ec)分為7個模糊集：NB(負(fù)大)，NM(負(fù)中)，NS(負(fù)小)，ZO(零)，PS（正小），PM(正中)，PB(正大)。⑶ 系數(shù)加權(quán)平均法 模糊PID控制器的工作原理模糊PID控制器是運用模糊數(shù)學(xué)的基本理論和方法，把控制規(guī)則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則及有關(guān)專家的控制信息作為知識存入計算機知識庫中[8]，然后計算機根據(jù)控制系統(tǒng)實際響應(yīng)狀況，運用模糊控制規(guī)則表中的相關(guān)的規(guī)則進行模糊推理。 模糊控制器的隸屬函數(shù)典型的隸屬函數(shù)有11種，即雙S形隸屬函數(shù)、聯(lián)合高斯型隸屬函數(shù)、高斯型隸屬函數(shù)、廣義鐘形隸屬函數(shù)、雙S形乘積隸屬函數(shù)、S狀隸屬函數(shù)、梯形隸屬函數(shù)、三角隸屬函數(shù)、Z形隸屬函數(shù)。因而能夠方便地表達人類的知識，但存在計算復(fù)雜、不利于數(shù)學(xué)分析的缺點；Sugeno型模糊推理則具有計算簡單，利于數(shù)學(xué)分析的優(yōu)點，是具有優(yōu)化與自適應(yīng)能力的控制器或模糊建模工具。這是因為Sugeno型模糊規(guī)則的后件部分表示為輸入量的線性組合。它是在1975年為了控制蒸汽發(fā)動機提出來的。模 糊 化模 糊 推 理知 識 庫解 模 糊被 控 對 象圖32 模糊控制器結(jié)構(gòu)顯然，模糊控制器主要由模糊化接口、知識庫、模糊推理機、解模糊接口四部分組成，通過單位負(fù)反饋來引入誤差，并以此為輸入量進行控制動作。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。只有Td合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間。KP偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。 （24）其中，α為邏輯變量，其取值原則為：對同一控制對象，分別采用普通PID控制和積分分離PID控制，見圖22。依據(jù)算法形式，顯然可以看出增量式PID算法和位置式算法相比具有以下幾個優(yōu)點：首先，增量式算法只與e（k）、e（k1）、e（k2）有關(guān)，不需要進行累加，不易引起積分飽和，因此能獲得較好的控制效果。44無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計說明書第二章 PID控制 PID的算法和參數(shù) 位移式PID算法算法在連續(xù)控制系統(tǒng)中，常常采用如圖21所示的PID控制。⑷ 模糊洗衣機以我國生產(chǎn)的小天鵝模糊控制全自動洗衣機為例，它能夠自動識別洗衣物人重量、質(zhì)地、污臟性質(zhì)和程度，采用模糊控制技術(shù)來選擇合適的水位、洗滌時間、水流程序等，其性能已經(jīng)達到國外同類產(chǎn)品的水平。 模糊控制技術(shù)的應(yīng)用概況國內(nèi)在模糊控制方面也同樣取得了顯著成果。對于電力傳動中的變速矢量控制問題，盡管可以通過測量得知其模型，但由于其多變量且非線性變化的特點，精確控制也是非常困難的。因此，它的應(yīng)用受到了很大程度上的限制。它比單純的比例作用更快。但是不能最終消除剩余誤差的缺點限制了它的單獨使用。經(jīng)典PID控制的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。” 迄今為止，模糊控制技術(shù)已對我國的工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、交通等眾多領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響，特別是模糊家電產(chǎn)品的出現(xiàn)更是普及了大眾對模糊控制技術(shù)的認(rèn)識。模糊控制技術(shù)除了在硬件、軟件上繼續(xù)發(fā)展外，將在自適應(yīng)模糊控制、混合模糊控制以及神經(jīng)模糊控制上取得較大發(fā)展。玻璃拉管線模糊控制器、電冰箱模糊控制器、可編程模糊控制器f3FFC898系列產(chǎn)品、水泥廠礦石破碎機的模糊控制系統(tǒng)都已形成產(chǎn)品并投人運行，近年來，我國也推出廠電烤箱、電烤柜模糊控制器、模糊控制燃?xì)饪焖贌崴鳌⒛：刂谱詣雍銣仄?、燈光恒照度模糊控制器、模糊全白動洗衣機和模糊電飯鍋等產(chǎn)品，標(biāo)志著我國模糊技術(shù)的應(yīng)用研究也有了長足的進步。隨著模糊理論及其技術(shù)的發(fā)展，該刊在1987年改名為《模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)》。并利用MATLAB 中的SIMULINK 和模糊邏輯推理系統(tǒng)工具箱進行了控制系統(tǒng)的仿真研究，并簡要地分析了對應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)。這表明每當(dāng)負(fù)荷被加速或者被降速時，成比例的力量從那些原動力產(chǎn)生而不受反饋值影響任何導(dǎo)致輸出增加或減少的因素，為了降低給定值與反饋值的差值。在給定值附近擺動。供給水溫的變化就構(gòu)成了對過程的一個擾動。微分作用就是根據(jù)水溫變得更熱、更冷，以及變化速率來決定什么時候、怎樣調(diào)整那些閥門。重復(fù)這個過程，調(diào)節(jié)熱水流直到溫度處于期望的穩(wěn)定值。這是通過把不想要的控制輸出置零取得。PID控制器通過調(diào)節(jié)給定值與測量值之間的偏差，給出正確的調(diào)整，從而有規(guī)律地糾正控制過程。課題計劃： 熟悉課題背景知識，查閱參考資料； 選擇設(shè)計方案； 應(yīng)用MATLAB設(shè)計相應(yīng)的simulink模塊； 進行仿真并調(diào)試； 編寫畢業(yè)設(shè)計論文；準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。s shower water at the ideal temperature, which typically involves the mixing of two process streams, cold and hot water. The person feels the water to estimate its temperature. Based on this measurement they perform a control action: use the cold water tap to adjust the process. The person would repeat this inputoutput control loop, adjusting the hot water flow until the process temperature stabilized at the desired value.Feeling the water temperature is taking a measurement of the process value or process variable (PV). The desired temperature is called the setpoint (SP). The output from the controller and input to the process (the tap position) is called the manipulated variable (MV). The difference between the measurement and the setpoint is the error (e), too hot or too cold and by how a controller, one decides roughly how much to change the tap position (MV) after one determines the temperature (PV), and therefore the error. This first estimate is the equivalent of the proportional action of a PID controller. The integral action of a PID controller can be thought of as gradually adjusting the temperature when it is almost right. Derivative action can be thought of as noticing the water temperature is getting hotter or colder, and how fast, and taking that into account when deciding how to adjust the a change that is too large when the error is small is equivalent to a high gain controller and will lead to overshoot. If the controller were to repeatedly make changes that were too large and repeatedly overshoot the target, this control loop would be termed unstable and the output would oscillate around the setpoint in either a constant, growing, or decaying sinusoid. A human would not do this because we are adaptive controllers, learning from the process history, but PID controllers do not have the ability to learn and must be set up correctly. Selecting the correct gains for effective control is known as tuning the controller.If a controller starts from a stable state at zero error (PV = SP), then further changes by the controller will be in response to changes in other measured or unmeasured inputs to the process that impact on the process, and hence on the PV. Variables that impact on the process other than the MV are known as disturbances and generally controllers are used to reject disturbances and/or implement setpoint changes. Changes in feed water temperature constitute a disturbance to the shower process.In theory, a controller can be used to control any process which has a measurable output (PV), a known ideal value for that output (SP) and an input to the process (MV) that will affect the relevant PV. Controllers are used in industry to regulate temperature, pressure, flow rate, chemical position, speed and practically every other variable for which a measurement exists. Automobile cruise control is an example of a process which utilizes automated control.Due to their long histo