【正文】 er, the bined openloop feedforward controller and closedloop PID controller can provide a more responsive, stable and reliable control system.Another problem faced with PID controllers is that they are linear. Thus, performance of PID controllers in nonlinear systems (such as HVAC systems) is variable. Along with the development of Fuzzy Mathematics, control engineers gradually pay much attention to the idea of Fuzzy Control, thus promoting the invention of fuzzy controllers. However, simple fuzzy controller has its own defect, where control effect is quite coarse and the control precision can not reach the expected level. Therefore, the Fuzzy Adaptive PID Controller is created by taking advantage of the superiority of PID Controller and Fuzzy Controller. Taken this controller in use, the corresponding error and its differential error of the control system can be feed backed to the Fuzzy Logic Controller. Moreover, the three parameters of PID Controller is determined online through fuzzification, fuzzy reasoning and defuzzification of the fuzzy system to maintain better working condition than the traditional PID controller. Meanwhile，the design method and general steps are introduced of the Parameter selfsetting Fuzzy PID Controller. Eventually, the Fuzzy Inference Systems Toolbox and SIMULINK toolbox are used to simulate Control System. The results of the simulation show that Selforganizing Fuzzy Control System can get a better effect than the Classical PID controlled evidently.Keywords: Classic PID control。PID控制器通過(guò)調(diào)節(jié)給定值與測(cè)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(guò)程。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，調(diào)節(jié)熱水流直到溫度處于期望的穩(wěn)定值。供給水溫的變化就構(gòu)成了對(duì)過(guò)程的一個(gè)擾動(dòng)。這表明每當(dāng)負(fù)荷被加速或者被降速時(shí)，成比例的力量從那些原動(dòng)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。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)》。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。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。但是不能最終消除剩余誤差的缺點(diǎn)限制了它的單獨(dú)使用。因此，它的應(yīng)用受到了很大程度上的限制。 模糊控制技術(shù)的應(yīng)用概況國(guó)內(nèi)在模糊控制方面也同樣取得了顯著成果。44無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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。 （24）其中，α為邏輯變量，其取值原則為：對(duì)同一控制對(duì)象，分別采用普通PID控制和積分分離PID控制，見(jiàn)圖22。只有Td合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。模 糊 化模 糊 推 理知 識(shí) 庫(kù)解 模 糊被 控 對(duì) 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(shí)庫(kù)、模糊推理機(jī)、解模糊接口四部分組成，通過(guò)單位負(fù)反饋來(lái)引入誤差，并以此為輸入量進(jìn)行控制動(dòng)作。這是因?yàn)镾ugeno型模糊規(guī)則的后件部分表示為輸入量的線性組合。 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)。論文將輸入的誤差(e)和誤差微分(ec)分為7個(gè)模糊集：NB(負(fù)大)，NM(負(fù)中)，NS(負(fù)小)，ZO(零)，PS（正?。?，PM(正中)，PB(正大)。⑵ 當(dāng)偏差和變化率為中等大小時(shí)，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。將以上參數(shù)與初始參數(shù)整合的值KP=，KD=， KI=。SIMULINK包含多個(gè)子模型庫(kù)，每個(gè)子模型庫(kù)里又包含多個(gè)功能模塊。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”。min39。graduate139。確定模糊化因子為：ke=kec=。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(kāi)View下拉式菜單并選擇Edit Membership Functions...通過(guò)雙擊各個(gè)變量，設(shè)置Range和Display Range。例如，它的控制規(guī)則形式符合人們的思維和語(yǔ)言表達(dá)的習(xí)慣，控制策略能夠方便地表達(dá)，控制算法簡(jiǎn)單等。為了便于系統(tǒng)輸入，輸出參數(shù)映射到論域內(nèi)。圖46 三角形隸屬函數(shù)⑹ Z形隸屬函數(shù)見(jiàn)圖47，它的MATLAB表示為zmf(x,[a,b])。當(dāng)然，以上兩種解模糊方法各有千秋。即通過(guò)模糊規(guī)則對(duì)控制決策進(jìn)行推斷，以確定模糊輸出子集。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。因此，抗干擾能力較強(qiáng)，在一些擾動(dòng)頻繁的場(chǎng)合應(yīng)用十分普遍。 增量式PID算法依據(jù)位移式PID算法，推理得公式23。日本研制了一種模糊空調(diào)器，利用紅外線傳感器識(shí)別房間信息（人數(shù)、溫度、大小、門開(kāi)關(guān)等），從而快速調(diào)整室內(nèi)溫度，提高了舒適感。對(duì)于參數(shù)精確已知的數(shù)學(xué)模型，我們可以用波特圖或奈克斯特圖來(lái)分析其過(guò)程以獲得精確的設(shè)計(jì)參數(shù)。 PD控制當(dāng)被控對(duì)象受到擾動(dòng)作用后，被控變量沒(méi)有立即發(fā)生變化，而是有一個(gè)時(shí)間上的延遲。比如，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。工廠自動(dòng)化設(shè)備的主要生產(chǎn)廠家美國(guó)奧姆倫電子公司的副總經(jīng)理弗蘭克1993年汪培莊的博士生劉增良先后參加國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)f]“模糊信息處理與機(jī)器智能”等，并提出“因素神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理淪( FNN)_，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)完成的“模糊控制i卜算機(jī)系統(tǒng)”和“基于F39。但利用傳統(tǒng)的PID控制器和模糊控制器結(jié)合形成的模糊自適應(yīng)的PID控制器可以彌補(bǔ)其缺陷；它將系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的誤差和誤差變化率反饋給模糊控制器進(jìn)而確定相關(guān)參數(shù)，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的控制效果。當(dāng)單獨(dú)使用并且必須降低PID環(huán)路增益時(shí)，PID控制器會(huì)給出劣質(zhì)的控制性能。首次估計(jì)即是PID 控制器的比例度的確定。注意一點(diǎn)的是，PID算法不一定就是系統(tǒng)或系統(tǒng)穩(wěn)定性的最佳控制。無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院系別（部、分院）機(jī)電學(xué)院自控系 班 級(jí) 計(jì)算機(jī)控制20931 姓 名 李浩 學(xué) 號(hào) 2050093115課 題 名 稱 基于MATLAB的模糊控制器的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn) 指 導(dǎo) 教 師 朱必剛 職 稱 講師指 導(dǎo) 教 師 職 稱 2012 年 4 月 8 日目 錄無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)(任務(wù)書(shū))無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐任務(wù)書(shū)課題名稱 基于MATLAB的模糊控制器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 朱必剛職 稱 講師 指導(dǎo)教師 職 稱 專業(yè)名稱電氣自動(dòng)化 班 級(jí)計(jì)算機(jī)控制20931學(xué)生姓名 李浩 學(xué) 號(hào) 2050093115 課題需要完成的任務(wù)：課題基于MATLAB進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求給出simulink仿真結(jié)果?？刂破鞯捻憫?yīng)可以被認(rèn)為是對(duì)系統(tǒng)偏差的響應(yīng)。作為一個(gè)控制器，在確定溫度給定值后，就可以粗略決定改變閥門位置多少，以及怎樣改變偏差值。當(dāng)PID控制器適用于很多控制問(wèn)題時(shí)，它在一些應(yīng)用過(guò)程中不好使用。而單純的模糊控制器有其自身的缺陷—控制效果很粗糙、控制精度無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。1987年，張洪敏和張志明研制成功我國(guó)第一臺(tái)模糊推理機(jī)。 模糊控制理論是控制理論領(lǐng)域中很有發(fā)展前途的一個(gè)分支，鑒于它所具有的一系列傳統(tǒng)控制無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)、國(guó)外專家預(yù)言，這將是下一代工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)，并稱之為21世紀(jì)的技術(shù)。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。所以，積分控制可以消除剩余誤差。它是用模糊數(shù)學(xué)的知識(shí)模仿人腦的思維方式，根據(jù)模糊現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別和判決，給出精確控制量，進(jìn)而對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的。⑵ 模糊空調(diào)器模糊空調(diào)器可以靈敏地控制室內(nèi)的溫度。因此，在實(shí)際的控制系統(tǒng)中不太常用這種方法。圖24 不完全微分PID和完全微分PID控制特性比較不完全微分PID控制中的微分作用能緩慢地維持多個(gè)采樣周期，使一般的工業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能較好地跟蹤微分作用的輸出。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。 模糊推理機(jī)模糊控制應(yīng)用的是廣義前向推理。更為一般的一階Sugeno模型規(guī)則形式為：If x is A and y is B then z= px+qy+r。圖45 梯形隸屬函數(shù)⑸ 三角形隸屬函數(shù)見(jiàn)圖46，它的MATLAB表示為trimf(x,[a,b,c])。第k個(gè)采樣時(shí)間的整定為式中為經(jīng)典PID控制器的初始參數(shù)。表41 ΔKP模糊規(guī)則表 ecΔKPeNBNMNSZOPSPMPBNBNMNSZOPSPMPBPBPBPMPMPSPSZOPBPBPMPMPSZOZOPMPMPMPSZONSNMPMPSPSZONSNMNMPSPSZONSNSNMNMZOZONSNMNMNMNBZONSNSNMNMNBNB表42 ΔKI模糊規(guī)則表 ecΔKIeNBNMNSZOPSPMPBNBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMZOZONBNBNMNMNSZOZONMNMNSNSZOPSPSNMNSNSZOPSPSPMNSNSZOPSPSPMPMZOZOPSPMPMPBPBZOZOPSPMPBPBPB表43 ΔKD模糊規(guī)則表 ecΔKDeNBNMNSZOPSPMPBNBNMNSZOPSPMPBPSPSZOZOZOPBPBNSNSNSNSZONSPMNBNBNMNSZOPSPMNBNMNMNSZOPSPMNBNMNSNSZOPSPSNMNSNSNSZOPSPSPSZOZOZOZOPBPB 模糊推理⑴ 選擇模糊推理方法 權(quán)衡PID控制自身的諸多特點(diǎn)。將控制器命名為“graduate2”,見(jiàn)圖51。打開(kāi)的SIMULINK庫(kù)中選擇“Fuzzy Logic Toolbox”項(xiàng)，將選項(xiàng)“Fuzzy Logic Controller”拖到SIMULINK仿真系統(tǒng)中。 圖58 控制系統(tǒng)SIMULINK模型 控制系統(tǒng)的SIMULINK仿真研究在MATLAB中先載入文件，按“F5”進(jìn)行運(yùn)行，這里工作空間包含了名為“matrix”的矩陣，其表達(dá)了模糊控制規(guī)則的相關(guān)信息，在MATLAB的命令欄中顯示如下：matrix =