【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SIMULINK模塊。(R2010b)的版本中，PID控制器有獨立的SIMULINK模塊，它的KP、KD、KI可直接設置。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)進行模糊PID控制器的仿真。為了預置初始參數(shù)，利用SIMULINK中“Commonly Used Blocks”下的“Constant模塊”和“Sum模塊”。針對被控對象，把經(jīng)典PID控制器的預置參數(shù)KP=20，KD=，KI=“Constant模塊”，將模糊控制器的輸出控制信號ΔKP、ΔKI、ΔKD與預置參數(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)對控制系統(tǒng)進行SIMULINK建模先將各個部分封裝成子系統(tǒng)，再把控制器與被控對象進行連接，設定單位負反饋回路以形成閉環(huán)系統(tǒng)。論文中，選擇單位階躍信號為系統(tǒng)輸入；被控對象為；控制系統(tǒng)分三個支路進行輸出[13]：論文采用同一個示波器同時顯示經(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”進行運行，這里工作空間包含了名為“matrix”的矩陣，其表達了模糊控制規(guī)則的相關信息，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”上雙擊鼠標左鍵，在彈出的窗口中將“FIS file or structure:”的值設定為：matrix。保存上述模型文件。其文件名為：。將視圖切換至整個控制系統(tǒng)的SIMULINK模型，這里我們采用默認的仿真參數(shù)。用鼠標點擊“Start simulation按鍵”。稍等片刻，聽到“?！钡囊宦暫?，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)；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控制器有更短的調節(jié)時間，能夠更為平穩(wěn)的進入穩(wěn)態(tài)。而且模糊PID控制器幾乎沒有超調量（%），它約是經(jīng)典PID控制器的1/33[14]。表51 控制器性能比對 性能指標控制器過渡過程超調量調節(jié)時間上升時間振蕩次數(shù)模糊PID控制器經(jīng)典PID控制器嚴格單調衰減振蕩%%0次1次針對模糊控制部分，進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產生后較短的時間內，重新進入收斂狀態(tài)。反應靈敏，動作迅速，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)的各項指標具備實用性和可行性,基本達到了設計要求。沈陽化工大學學士學位論文 第六章 結束語第六章 結束語縱觀當代控制理論的發(fā)展歷程與控制領域的多樣化的不斷推進，相關控制技術會進一步的推陳出新，被控對象也會越發(fā)復雜，控制器的設計會越來越精巧。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，限制了它們在復雜過控領域的發(fā)展。“車到山前必有路”，作為智能控制最活躍而富有成果的領域之一，模糊控制已經(jīng)填補了工業(yè)生產過程中的這一空白，其中的模糊PID控制技術扮演了十分重要的角色，模糊自適應PID控制器在PID基礎上利用了模糊控制的優(yōu)點進一步完善了PID控制，讓經(jīng)典的PID控制器的活力再現(xiàn)。論文中詳細介紹經(jīng)典PID的相關知識、控制算法、整定參數(shù)和預置參數(shù)的原則，理性的說明了它的缺點。由此引出了能解決這一棘手問題的模糊控制。在模糊控制的相關部分，本論文從模糊數(shù)學引入模糊控制原理，對模糊控制進行了理論學習。進而了解以其為原理的模糊控制器的結構，明確了模糊控制器的幾個關鍵部分：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，參考相關文獻和實驗數(shù)據(jù)，以確定對應的模糊因子和解模糊因子。通過試驗和經(jīng)驗法，還確定了輸入輸出的隸屬函數(shù)，并最終實現(xiàn)了模糊控制與PID控制的完美結合，進而進行了模糊控制器的理論設計工作。模糊PID控制器無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，再用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，實時改變控制策略，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)最佳調整。通過MATLAB的SIMULINK仿真，進一步了解了論文中設計的模糊PID控制器各項性能[15]。仿真數(shù)據(jù)表明，所設計的產品基本符合了設計任務要求。當然，任何產品只有應用到實際工業(yè)控制中去，才能通過實踐來發(fā)現(xiàn)潛在問題，這樣才能不斷完善系統(tǒng)，這對控制技術的發(fā)展非常有利。因畢業(yè)設計的準備時間與本科階段自身知識儲備不足等原因，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指導意見。36沈陽化工大學學士學位論文 參考文獻參考文獻[1] 王蕾，宋文忠. PID控制[J]. 東南大學自動化所，南京，210096[2] 劉建昌等. 計算機控制系統(tǒng)[M]. 北京：科學出版社，[3] 廉小親. 模糊控制技術[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)自適應模糊PID控制器[J]. 信息與技術，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調節(jié)器的設計及其應用[J]. 電氣自動化，[9] 趙永娟，孫華東. 基于Matlab的模糊PID控制器的設計和仿真[J]. 中北大學碩士學位論文，2005[10] 聞新. MATLAB模糊邏輯工具箱的分析與應用[M]. 北京：科學出版社，2001[11] 張國良，曾靜等. 模糊控制及其MATLAB應用[M]. 西安：西安交通大學出版社，[12] 劉金琨. 先進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)設計[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2001[14] 王建輝，顧樹生. 自動控制原理[M]. 北京：清華大學出版社，[15] 舒迪前，王順晃. 智能控制系統(tǒng)及其應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，199838沈陽化工大學學士學位論文 致謝致謝幾個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一滴，感受頗多。真心感謝所有在我畢業(yè)設計過程中給予我?guī)椭娜?。這里首先要感謝的是我的導師劉晶老師，把我?guī)нM了模糊控制領域，為我耐心的講解了模糊控制的相關知識及應用。讓我對智能控制有了基本的概念，開拓了我的視野、激發(fā)了我的學習興趣。劉晶老師完備的專業(yè)知識、扎實的學術功底與做事一絲不茍的態(tài)度是我今后工作的榜樣。在我設計的過程中我提出的問題總能得到老師及時準確的指點，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)設計只能是霧里看花，借此機會再次深表感謝。當然完成畢業(yè)設計除了老師的指導之外，我還要感謝同學的幫助。這里我要特別感謝張超同學，在我建模的過程中，給了我許多意見。加快了我對MATLAB軟件的學習和應用過程?；ヂ?lián)網(wǎng)對我的幫助也很大，在我有問題不懂的時候，我總能得到廣大網(wǎng)友的熱心指導，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。大學畢業(yè)之際，我百感交集。大學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。我要對我的家人表示感謝，在我快樂的時候有你們和我分享，在我悲傷的時候有你們幫我擔當。我所有的成績都離不開你們在精神和物質方面的支持和鼓勵，我愛你們。最后，再次對在畢業(yè)設計中給我?guī)椭娜吮硎局孕牡母兄x。