【正文】 確定模糊化因子為：ke=kec=。解模糊因子為：K1=，K2=K3=[12]。建立如下模型，并將其封裝成子系統(tǒng)。見圖55。 圖55 模糊控制器 PID部分的SIMULINK建模首先，在MATLAB提示符下鍵入下“SIMULINK”，啟動(dòng)SIMULINK模塊。(R2010b)的版本中，PID控制器有獨(dú)立的SIMULINK模塊，它的KP、KD、KI可直接設(shè)置。建立“五入單出”的PID控制器。見圖56。 圖56 五輸入PID控制器 模糊PID控制器的SIMULINK建模完成各個(gè)部分的SIMULINK仿真后。依據(jù)模糊PID控制器原理，利用剛剛封裝的子系統(tǒng)進(jìn)行模糊PID控制器的仿真。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”。針對(duì)被控對(duì)象，把經(jīng)典PID控制器的預(yù)置參數(shù)KP=20，KD=，KI=“Constant模塊”，將模糊控制器的輸出控制信號(hào)ΔKP、ΔKI、ΔKD與預(yù)置參數(shù)加和一起送到經(jīng)典PID控制器，并在輸出的PID參數(shù)位置分別加入SIMULINK中“Sinks”下的“Scope模塊”，用來觀察模糊PID控制器的在線參數(shù)整定的情況。依照以上要求，建立如圖57模型。圖57 模糊PID控制器 利用子系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行SIMULINK建模先將各個(gè)部分封裝成子系統(tǒng)，再把控制器與被控對(duì)象進(jìn)行連接，設(shè)定單位負(fù)反饋回路以形成閉環(huán)系統(tǒng)。論文中，選擇單位階躍信號(hào)為系統(tǒng)輸入；被控對(duì)象為；控制系統(tǒng)分三個(gè)支路進(jìn)行輸出[13]：論文采用同一個(gè)示波器同時(shí)顯示經(jīng)典PID控制器、模糊PID控制器的系統(tǒng)輸出圖像和輸入信號(hào)的方式來顯示輸出波形，建立如圖58的控制系統(tǒng)模型。 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 = name: 39。graduate139。 type: 39。mamdani39。 andMethod: 39。min39。 orMethod: 39。max39。 defuzzMethod: 39。centroid39。 impMethod: 39。min39。 aggMethod: 39。max39。 input: [1x2 struct] output: [1x3 struct] rule: [1x49 struct]在模糊控制器的SIMULINK模型中的“Fuzzy Logic Controller模塊”上雙擊鼠標(biāo)左鍵，在彈出的窗口中將“FIS file or structure:”的值設(shè)定為：matrix。保存上述模型文件。其文件名為：。將視圖切換至整個(gè)控制系統(tǒng)的SIMULINK模型，這里我們采用默認(rèn)的仿真參數(shù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“Start simulation按鍵”。稍等片刻，聽到“叮”的一聲后，打開“Scope模塊”，可以直觀的看到系統(tǒng)的輸出波形，見圖59。圖59 控制系統(tǒng)的輸出波形其中，黃色線表示輸入(單位階躍信號(hào))；綠色表示經(jīng)典PID控制器的系統(tǒng)輸出；紫色表示模糊PID控制器的系統(tǒng)輸出。依據(jù)系統(tǒng)圖像，分析系統(tǒng)的暫態(tài)性能，見表51。模糊PID控制器較經(jīng)典PID控制器有更短的調(diào)節(jié)時(shí)間，能夠更為平穩(wěn)的進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。而且模糊PID控制器幾乎沒有超調(diào)量（%），它約是經(jīng)典PID控制器的1/33[14]。表51 控制器性能比對(duì) 性能指標(biāo)控制器過渡過程超調(diào)量調(diào)節(jié)時(shí)間上升時(shí)間振蕩次數(shù)模糊PID控制器經(jīng)典PID控制器嚴(yán)格單調(diào)衰減振蕩%%0次1次針對(duì)模糊控制部分，進(jìn)一步觀察模糊控制器的暫態(tài)輸出，即，ΔKP、ΔKI、ΔKD變化過程，如圖510，511，512所示圖510 KI的暫態(tài)特性圖圖511 KD的暫態(tài)特性圖圖512 KP的暫態(tài)特性圖可見，模糊控制器的控制輸出在波動(dòng)產(chǎn)生后較短的時(shí)間內(nèi)，重新進(jìn)入收斂狀態(tài)。反應(yīng)靈敏，動(dòng)作迅速，可靠性比較高。綜上，模糊PID控制器具有優(yōu)良的控制效果，所建立模糊系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)具備實(shí)用性和可行性,基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第六章 結(jié)束語第六章 結(jié)束語縱觀當(dāng)代控制理論的發(fā)展歷程與控制領(lǐng)域的多樣化的不斷推進(jìn)，相關(guān)控制技術(shù)會(huì)進(jìn)一步的推陳出新，被控對(duì)象也會(huì)越發(fā)復(fù)雜，控制器的設(shè)計(jì)會(huì)越來越精巧。然而以PID為基本原理的控制器仍是過程控制領(lǐng)域不可或缺的基本控制單元。但由于經(jīng)典PID參數(shù)整定的局限性，限制了它們?cè)趶?fù)雜過控領(lǐng)域的發(fā)展?！败嚨缴角氨赜新贰?，作為智能控制最活躍而富有成果的領(lǐng)域之一，模糊控制已經(jīng)填補(bǔ)了工業(yè)生產(chǎn)過程中的這一空白，其中的模糊PID控制技術(shù)扮演了十分重要的角色，模糊自適應(yīng)PID控制器在PID基礎(chǔ)上利用了模糊控制的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步完善了PID控制，讓經(jīng)典的PID控制器的活力再現(xiàn)。論文中詳細(xì)介紹經(jīng)典PID的相關(guān)知識(shí)、控制算法、整定參數(shù)和預(yù)置參數(shù)的原則，理性的說明了它的缺點(diǎn)。由此引出了能解決這一棘手問題的模糊控制。在模糊控制的相關(guān)部分，本論文從模糊數(shù)學(xué)引入模糊控制原理，對(duì)模糊控制進(jìn)行了理論學(xué)習(xí)。進(jìn)而了解以其為原理的模糊控制器的結(jié)構(gòu)，明確了模糊控制器的幾個(gè)關(guān)鍵部分：模糊化、模糊推理、解模糊。為了能更好的使控制輸入輸出量映射到論域，參考相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以確定對(duì)應(yīng)的模糊因子和解模糊因子。通過試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)法，還確定了輸入輸出的隸屬函數(shù)，并最終實(shí)現(xiàn)了模糊控制與PID控制的完美結(jié)合，進(jìn)而進(jìn)行了模糊控制器的理論設(shè)計(jì)工作。模糊PID控制器無須精確的對(duì)象模型，只須將操作人員和專家長期實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)用控制規(guī)則模型化，再用模糊推理在線辨識(shí)對(duì)象特征參數(shù)，實(shí)時(shí)改變控制策略，便可對(duì)PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整。通過MATLAB的SIMULINK仿真，進(jìn)一步了解了論文中設(shè)計(jì)的模糊PID控制器各項(xiàng)性能[15]。仿真數(shù)據(jù)表明，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品基本符合了設(shè)計(jì)任務(wù)要求。當(dāng)然，任何產(chǎn)品只有應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)控制中去，才能通過實(shí)踐來發(fā)現(xiàn)潛在問題，這樣才能不斷完善系統(tǒng)，這對(duì)控制技術(shù)的發(fā)展非常有利。因畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備時(shí)間與本科階段自身知識(shí)儲(chǔ)備不足等原因，論文中難免有不盡人意的地方，本人愿意虛心接受來自各方的批評(píng)指導(dǎo)意見。36沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 王蕾，宋文忠. PID控制[J]. 東南大學(xué)自動(dòng)化所，南京，210096[2] 劉建昌等. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M]. 北京：科學(xué)出版社，[3] 廉小親. 模糊控制技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社，2003[4] 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(xué)出版社，1998[5] . Fuzzy Sets[J]. Information and control，[6] 謝書明，柴天佑. 一種參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制器[J]. 信息與技術(shù)，1998[7] 劉金琨. 智能控制2版[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[8] 劉伯春. 智能PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J]. 電氣自動(dòng)化，[9] 趙永娟，孫華東. 基于Matlab的模糊PID控制器的設(shè)計(jì)和仿真[J]. 中北大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005[10] 聞新. MATLAB模糊邏輯工具箱的分析與應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2001[11] 張國良，曾靜等. 模糊控制及其MATLAB應(yīng)用[M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社，[12] 劉金琨. 先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[13] 歐陽黎明. MATLAB控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2001[14] 王建輝，顧樹生. 自動(dòng)控制原理[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，[15] 舒迪前，王順晃. 智能控制系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199838沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 致謝致謝幾個(gè)月的努力才換來今天完成的畢業(yè)論文，回想論文成型的一點(diǎn)一滴，感受頗多。真心感謝所有在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我?guī)椭娜?。這里首先要感謝的是我的導(dǎo)師劉晶老師，把我?guī)нM(jìn)了模糊控制領(lǐng)域，為我耐心的講解了模糊控制的相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用。讓我對(duì)智能控制有了基本的概念，開拓了我的視野、激發(fā)了我的學(xué)習(xí)興趣。劉晶老師完備的專業(yè)知識(shí)、扎實(shí)的學(xué)術(shù)功底與做事一絲不茍的態(tài)度是我今后工作的榜樣。在我設(shè)計(jì)的過程中我提出的問題總能得到老師及時(shí)準(zhǔn)確的指點(diǎn)，為我下一步的工作指明方向?？梢哉f沒有劉晶老師的幫助我的畢業(yè)設(shè)計(jì)只能是霧里看花，借此機(jī)會(huì)再次深表感謝。當(dāng)然完成畢業(yè)設(shè)計(jì)除了老師的指導(dǎo)之外，我還要感謝同學(xué)的幫助。這里我要特別感謝張超同學(xué)，在我建模的過程中，給了我許多意見。加快了我對(duì)MATLAB軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程?；ヂ?lián)網(wǎng)對(duì)我的幫助也很大，在我有問題不懂的時(shí)候，我總能得到廣大網(wǎng)友的熱心指導(dǎo)，特別是開始用MATLAB有亂碼的問題，正是網(wǎng)友“那片天”給了我解決方法。雖然不知道他的姓名，但是我還是要表示謝意。大學(xué)畢業(yè)之際，我百感交集。大學(xué)生活的一幕幕在我的眼前回放，有太多的不舍，亦有好多無奈。我要對(duì)我的家人表示感謝，在我快樂的時(shí)候有你們和我分享，在我悲傷的時(shí)候有你們幫我擔(dān)當(dāng)。我所有的成績都離不開你們?cè)诰窈臀镔|(zhì)方面的支持和鼓勵(lì)，我愛你們。最后，再次對(duì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我?guī)椭娜吮硎局孕牡母兄x。