【正文】 在用戶文件窗口上，用鼠標在各拖入的單元之間作連線。在結構圖上激活相應的單元，完成對各單元的參數(shù)設置于修改。 Simulink仿真的啟動與停止用鼠標選擇主菜單的Simulantion選項出現(xiàn)下拉子菜單，選中Start仿真即開始，仿真啟動后，該菜單項即變?yōu)镾top用于啟動后的停止選擇。[5][11] 建立仿真模型 傳統(tǒng)PID控制的直流雙調速系統(tǒng)仿真(1)打開MATLAB中的Simulink工具箱，將所需模塊拖入模型編輯窗口并將其相連。(2)將設計的雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的參數(shù)輸入各個模塊，運行調試功能，如果無誤后就可以運行系統(tǒng)。(3)運行后便可通過模擬示波器觀察波形。本設計中根據(jù)計算取輸入的階躍信號為5，在仿真過程中可適當?shù)恼{整ACR和ASR的數(shù)據(jù)，直到輸出滿意的波形。[34]Simulink下傳統(tǒng)PID控制的直流雙調速系統(tǒng)仿真模型如圖41所示 圖 41傳統(tǒng)PID控制直流雙調速系統(tǒng)仿真模型Step—給定信號 Ton—速度給定濾波 ASR—轉速調節(jié)器 Toi—電流給定濾波 scope—示波器 ACR—電流調節(jié)器 Ks—晶閘管逆變器 a—速度反饋濾波器 b—電流反饋濾波器 模糊PID控制的直流雙調速系統(tǒng)仿真我們只對直流雙調速系統(tǒng)的外環(huán)用模糊PID控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)PID控制器，而直流雙調速系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)仍然采用傳統(tǒng)PI控制,仿真過程如下：(1)模糊集合的編輯和運算。在MATLAB 命令窗口鍵入fuzzy來運行模糊推理工具箱,系統(tǒng)就彈出一個模糊邏輯編輯器,在FILE 菜單下選擇采用Mamdani 型，在EDIT下添加輸入和輸出,分別為偏差E和偏差變化率EC以及控制量U。在輸入和輸出圖標上雙擊,可以對輸入和輸出的隸屬函數(shù)進行編輯,如論域范圍、隸屬函數(shù)條數(shù)、隸屬函數(shù)形狀等，如圖42。輸入變量E的論域取為[6 6]，詞集為{NB NM NS ZO PS PM PB}，EC的論域取為[6 6],詞集為{NB NM NS ZO PS PM PB}，U的論域取為[6 6],詞集為{NB NM NS ZO PS PM PB}，語言值的隸屬函數(shù)選用三角形隸屬函數(shù)。(2)模糊規(guī)則編輯。進行模糊邏輯推理首先要編輯邏輯控制規(guī)則，在邏輯編輯器的view中edit rule選項可實現(xiàn)此功能，如圖43。本設計選用專家經(jīng)驗法,用“if ??then ??”形式表達模糊控制規(guī)則：If ( E is NB) and ( EC is NB) then ( U is NB) [1]If ( E is NB) and ( EC is NS) then ( U is NM) [1]……圖42模糊推理系統(tǒng)、隸屬度編輯界面(3)模糊決策采用。與(And)方法為min,或(Or)方法為max,推理(Implication)方法為min,合成(Aggregation) 方法為max ,解模糊化(Defuzzification)方法為重心法(centroid)，如圖44。(4)生成模糊控制器。做好上述工作后,就會生成一個后綴為. FIS 的文件,然后利用編輯器的File/Save to Workspace,將當前的模糊推理系統(tǒng)，以DC保存到工作空間中。圖43 模糊規(guī)則編輯器圖44 模糊推理系統(tǒng)編輯器(5)在Simulink中建立模糊PID控制的直流雙調速系統(tǒng)仿真模型如圖45所示(6)在Simulink中打開Fuzzy Logic Controller模糊邏輯控制器模塊對話框，在其FIS File or Structure參數(shù)對話框中輸入：DC。(7)后面與傳統(tǒng)控制的步驟相同，啟動仿真并觀察其波形。[33][36]圖45模糊PID控制直流雙調速系統(tǒng)仿真模型第5章 分析及結論 超調量，穩(wěn)態(tài)靜差分析圖51傳統(tǒng)PID控制的輸出波形圖52模糊PID控制的輸出波形由圖51和52比較可以看出它們的特點：(1)傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)：超調量大，穩(wěn)態(tài)無靜差。(2)模糊PID控制系統(tǒng)：超調量幾乎沒有，穩(wěn)態(tài)無靜差。傳統(tǒng)PID: 超調量s＝%＝%模糊PID：超調量s=0 快速性分析圖 53傳統(tǒng)PID控制 圖 54模糊PID控制由圖53和54可以看出傳統(tǒng)PID控制上升時間要優(yōu)于模糊PID控制的上升時間，但調節(jié)時間較長，系統(tǒng)達到穩(wěn)定的時間兩者基本相同，可以看出模糊PID在快速性上并沒什么優(yōu)勢可言。（圖51和52局部放大）傳統(tǒng)PID：上升時間tr= 峰值時間tp= 調節(jié)時間ts=模糊PID：上升時間tr= 峰值時間tp= 調節(jié)時間ts= 抗負載擾動分析。圖55傳統(tǒng)PID控制圖56模糊PID控制由圖51和55可以看出傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)的波形出現(xiàn)了變化，在5S時出現(xiàn)了動態(tài)速降；而模糊PID控制的系統(tǒng)波形基本沒有變化說明其抗干擾性很好。 魯棒性分析為了模擬電機運轉時隨溫度的變化，改變R的大小，觀察波形。圖57傳統(tǒng)PID控制圖58模糊PID控制可以看出傳統(tǒng)PID波形在9s后出現(xiàn)了發(fā)散，轉速極不穩(wěn)定，而模糊PID波形沒什么變化，說明其魯棒性要優(yōu)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。 結論綜上所述，我們可以得出如下結論：模糊PID控制的直流雙調速系統(tǒng)具有較強的魯棒性和抗負載擾動的能力，其超調量小、穩(wěn)態(tài)無靜差、在一定范圍內(nèi)保持系統(tǒng)響應速度快等優(yōu)良性能，用在直流雙調速系統(tǒng)中可取得滿意的控制效果。此外，模糊PID的設計比較簡單，容易實現(xiàn)，控制效果也更出色，雖然此種模糊PID控制在快速性上沒什么優(yōu)勢，但可將其進行適當?shù)母倪M和發(fā)展效果應該更優(yōu)秀，所獲得的控制效果將更理想。第6章 結束語本文在分析直流雙閉環(huán)調速控制系統(tǒng)的基礎上，闡述了PID控制技術和模糊控制技術的發(fā)展現(xiàn)狀和模糊控制技術的原理，以模糊PID控制作為研究對象，主要進行了以下幾個方面的工作:(1)對傳統(tǒng)的直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的控制方式進行了探討，分析了其主要的特性，同時提出了可以改進的地方。(2)嘗試性討論了模糊PID控制在雙閉環(huán)調速控制系統(tǒng)中的實現(xiàn)的方式，并對一些典型的形式進行了概要性的描述。(3)針對PID控制和模糊PID控制，用MATLAB中的Simulink和Fuzzy工具箱，對雙閉環(huán)調速控制系統(tǒng)進行了仿真研究。在模糊規(guī)則的建立時，對控制過程進行了充分分析，并反復進行了多次試驗，建立的模糊規(guī)則通過仿真和實際驗證達到了比較理想的控制效果。仿真研究主要進行了模糊PID控制與PID控制的比較。模糊PID控制作為一種智能控制與傳統(tǒng)控制結合的控制方式，尚有許多需要研究的地方，本文由于時間所限，只是進行了初步的分析研究，許多地方還有待改進。PID控制作為一種基本的控制方案，至今仍然保持著它在工業(yè)過程控制中的主導地位，模糊PID控制由于具有傳統(tǒng)PID控制類似的結構，當用模糊PID控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)PID控制對工業(yè)過程進行控制時，基本不需要對系統(tǒng)進行變動，可以很低的代價實現(xiàn)比PID控制更好的控制性能。因此，研究具有普遍工業(yè)應用價值的、具有人工智能特點的模糊PID控制器是工業(yè)調節(jié)器的一個重要研究方向。致 謝在論文完成之際，首先要向我的指導老師黃大華、蔣澤甫和劉勇老師表示最衷心的感謝！在論文設計和寫作這段時間，幾位老師以嚴謹求實的治學態(tài)度給予了我精心的指導和孜孜不倦的教誨，使我的論文得以順利完成，培養(yǎng)了我獨立思考和解決問題的能力。老師淵博的學識、敏捷的思維能力、幽默的談吐和一絲不茍的研究精神一直深深地影響著我，使我受益匪淺。此外，還要感謝幫助過我的同學們，以及所有關心我的老師、同學和朋友，他們在學習和生活中給了我大力的支持和熱情的幫助，使我能夠順利地完成學業(yè)，并不斷超越自己，迎接新的挑戰(zhàn)！鑒于本人水平有限，文中不足之處，還請原諒。參考文獻[1] 何建平，陳治國．電氣傳動[M]．重慶:重慶大學出版社,2005[2] 陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)第2版[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2000[3] 周淵深．交直流調速系統(tǒng)與MATLAB仿真[M]．北京:中國電力出版社,[4] 李國勇．智能控制及其MATLAB實現(xiàn)[M]．北京:電子工業(yè)出版社,[5] 魏克新,王云亮等．MATLAB語言與自動控制系統(tǒng)設計[M]．北京:機械工業(yè)出版社,[6] 吳旭光,楊惠珍,王新民．計算機仿真技術[M]．北京:化學工業(yè)出版社,2005[7] 趙文峰．控制系統(tǒng)設計與仿真[M]．西安:西安電子科技大學出版社,2002[8] 劉少軍．現(xiàn)代控制方法及計算機輔助設計[M]．長沙:中南大學出版社,2003[9] 蔡啟仲．控制系統(tǒng)計算機輔助設計[M]．重慶:重慶大學出版社,2003[10] 何平,王鴻緒．模糊控制器的設計及應用[M]．北京:科學出版社,[11] 張國良．模糊控制及其MATLAB應用[M]．西安:西安交通大學出版社,[12] 李士勇．模糊控制、神經(jīng)控制和智能控制論[M]．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出社,[13] 諸靜等．模糊控制原理與應用[M]．北京:機械工業(yè)出版,2005[14] 瞿亮．MATLAB語言與自動控制系統(tǒng)設計[M]．北京:機械工業(yè)出版社,[15] 張曾科．模糊數(shù)學在自動化技術中的應用[M]．北京:清華大學出版社,1997[16] 王耀南．智能控制系統(tǒng)[M]．長沙：湖南大學出版社,1996[17] 馮垛生．電力拖動自動控制系統(tǒng)[M]．廣州：高等教育出版社,1998[18] 薛定宇．控制系統(tǒng)計算機輔助設計MATLAB語言及應用[M]．北京：清華大學出版社，1996[19] 蔡自興．人工智能控制[M]．北京:化學工業(yè)出版社,[20] 李友善,李軍．模糊控制理論及其在過程控制中的應用[M]．北京:國防工業(yè)出社,[21] Vance J，VanDoren．PID：控制領域的常青樹[J]．Control Engineering China,[22] 張恩勤．模糊控制與PID控制方法的比較[J]．上海交通大學學報,[23] 李芬．模糊控制在雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中的應用[J]．大連輕工業(yè)學院,[24] 李媛媛．直流電動機調速系統(tǒng)模糊控制仿真[J]．云南大學學報,[25] 李洪興．模糊控制器與PID調節(jié)器的關系[J]．技術科學,[26] 陶永華．新型PID控制及應用[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2002[27] 常滿波等．基于MATLAB的模糊PID控制器設計與仿真研究[J]．機車電傳動,[28] 劉素芹等．PID與模糊控制算法的比較及其改進[J]．系統(tǒng)工程,[29] 孫宗毅等．一種改進的模糊PID控制器及其仿真[J]．計算機仿真,[30] 何志琴．基于MATLAB軟件的直流調速系統(tǒng)輔助設計[J]．貴州工業(yè)大學學報,[31] 李紅星,閆紅書．直流傳動系統(tǒng)的自適應模糊控制[J]．大連輕工業(yè)學院學報,(3)193196[32] 劉春華,謝宗安．模糊控制調速系統(tǒng)性能研究[J]．貴州工業(yè)大學學報,(3)[33] 張晶,曾憲云．基于MATLAB/ Simulink直流電機調速系統(tǒng)模糊控制的建模與仿真[J]．中國工控網(wǎng),2002[34] 賈東耀,曾智剛．基于模糊控制的直流電機調速系統(tǒng)MATLAB仿真[J]．電機電器技術,2002.(5)：25[35] 張森,張正亮．MATLAB仿真技術與實例應用教程[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2004[36] 劉金棍．先進PID控制Matlab仿真[M]．北京:電子工業(yè)出版社,[37] 薛定宇．反饋控制系統(tǒng)設計與分析Matlab語言應用[M]．北京:清華大學出版社,2004[38] 王樹青、金曉明．先進控制技術應用實例[M]．北京:化學工業(yè)出版社,[39] Kevin Mpassino，Stephen Yurkovich．模糊控制[M]．北京:清華大學出版社,[40] Vandenersen JM．Internal model control with improved disturbance rejection[J]．Int J control,(4)[41]LEE C K KWOK N BLDCM servo system using a variable structure controller with an adaptive switching slope[A].Proceedings of Power Electronics Specialists Conference[C]. ：13521357.[42]LI of a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integralderivative controller[J].IEEE Trans on Fuzzy Systems, (6):4494