【導(dǎo)讀】廣泛的控制方法。但是隨著社會(huì)和生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)控制的響應(yīng)速度，系統(tǒng)穩(wěn)。定性和適應(yīng)能力有了更高的要求。經(jīng)典控制要求被控對(duì)象具有確定的，線(xiàn)性化的。是模糊控制由此產(chǎn)生。模糊控制技術(shù)是近代智能控制理論的新穎技術(shù)，通過(guò)模擬。人的近似推理和判斷過(guò)程，是控制算法的可控性、適應(yīng)性和合理性提高。間，總體來(lái)說(shuō)，大大增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。模糊控制作為一種相對(duì)較新的。性能，控制品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)PID以及模糊控制。

　　

【正文】 到模糊集的論域（模糊量）的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要引入量化因子的概念。 量化因子一般用 K 表示，誤差的量化因子 ke 和誤差變化率的量化因子 kec 分別由以下兩個(gè)計(jì)算公式確定： xkeen? ， xkececm? ， lyk uu? 設(shè)計(jì)模糊控制器除了要有一整套有效地控制規(guī)則外，還必須合理地模糊控制器的量化因子和比例因子系數(shù)。 (1) kk ece, 對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響 Z Y X 4 3 2 1 0 1 2 3 4 4 2 2 2 1 0 3 2 1 1 1 0 2 2 2 2 1 0 0 0 1 2 1 1 1 0 1 1 0 2 2 2 1 0 0 0 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 0 0 1 1 2 2 2 3 1 1 0 1 1 1 2 4 0 0 0 1 2 2 2 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 19 一般來(lái)水， kkece,變化時(shí)，實(shí)際誤差和誤差變化所對(duì)養(yǎng)的論域上的原始值也將發(fā)生變化。 kkece,越大，對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言值也越大，反之亦然。在模糊變化所取語(yǔ)言值不變的條件下，誤差所取語(yǔ)言值越大，相應(yīng)控制器的輸出空置率變化）所取語(yǔ)言值越大；而在誤差所取語(yǔ)言值不變的條件下，誤差變化所取的語(yǔ)言值越大，相應(yīng)的控制器的輸出所取語(yǔ)言值越小。 ke對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響是： ke大，調(diào)節(jié)死區(qū)小，上升速率大。但是 ke取得過(guò)大，將使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超調(diào)，調(diào)節(jié)時(shí)間增大，甚至是產(chǎn)生震蕩，使系統(tǒng)不能穩(wěn)定的工作。 kec 對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響是： kec 大，反應(yīng)較尺度； kec 小，上升速率大。而 kec過(guò)小會(huì)引起大的超調(diào)，使調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)不能穩(wěn)定工作。 (2) kkece,對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 在模糊控制系統(tǒng)中，一般不可能消除穩(wěn)態(tài)誤差，更不可能消除誤差變化率。一般而言， ke 增加，穩(wěn)態(tài)誤差將減??； kec 增大，穩(wěn)態(tài)時(shí)誤差變化率也將減小。然而 kkece,的動(dòng)態(tài)性能也有影響，因此必須兼顧兩方面的性能。 (3)ku 對(duì)系統(tǒng)性能的影響 ku 相 對(duì)于常規(guī)系統(tǒng)中的比例增益，它主要影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。一般ku 加大，上升速度就快。但是 ku 過(guò)大，將會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響工作。和一般的控制系統(tǒng)不同的是， ku 一般不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 第四章系統(tǒng)的仿真 仿真工具 本文利用 MATLAB 的模糊控制工具箱進(jìn)行仿真，模糊控制工具箱是一個(gè)不針對(duì)具體硬件平臺(tái)的模糊控制設(shè)計(jì)工具，它可以用完全圖形界面的工作方式設(shè)計(jì)整個(gè)模糊控制器，如定義它的輸入、輸出變量的數(shù)目，各輸入、輸出變量隸屬函數(shù)的形狀和條目，模糊規(guī)則的數(shù)目，模糊推理的方法，去模糊化的方法等等。在設(shè)2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 20 計(jì)好這樣一個(gè)純粹的模糊控制器之后，可以利用 MATLAB 本身的 SIMULINK 仿真平臺(tái)來(lái)構(gòu)建整個(gè)模糊控制系統(tǒng)并進(jìn)行仿真。它的優(yōu)勢(shì)在于它可以利用 MATLAB 軟件本身豐富 的資源，來(lái)構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的模糊系統(tǒng)，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊系統(tǒng)，遺傳算法模糊系統(tǒng)，模糊 PID 系統(tǒng)等等，并對(duì)這樣的系統(tǒng)進(jìn)行仿真、分析。 系統(tǒng)模型的給出與分析。 對(duì)循環(huán)流床鍋爐床溫，對(duì)象模型為 GS)(=)1140)(130( 120 ?? ss 進(jìn)行 PID 控制仿真 通過(guò)試湊法 ,調(diào)整 PID 參數(shù) ,使響應(yīng)曲線(xiàn)的動(dòng)態(tài)性能達(dá)到最優(yōu) ,采用 SIMULINK圖庫(kù)， SIMULINK 模型圖如下 通過(guò)試湊法，得出 KP 、 KI 、 KD 的最合適值。 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 21 實(shí)現(xiàn)常規(guī) PID 控制 ,給入 A為 1的階躍函數(shù) .響應(yīng)曲線(xiàn)如下 分析 :響應(yīng)時(shí)間為 400S。 進(jìn)行模糊控制 SIMULINK 圖仿真： 先建立模糊控制器，輸入為 e,de。輸出為 U，建立 7? 7=49 條模糊規(guī)則，規(guī)則庫(kù)的設(shè)計(jì)如下。 模糊控制器的規(guī)則： 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 22 模糊控制 SIMULINK 結(jié)構(gòu)圖 由圖可知， Ke =， ?? KK U， 。 階躍輸出圖為 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 23 由圖觀察：上升時(shí)間為 30S，調(diào)節(jié)時(shí)間為 200S，峰值時(shí)間為 ? 40％ ,相比 PID 控制，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短了，但是產(chǎn)生了超調(diào)量，超調(diào)量越大，阻尼比越小 模 糊 PID 控制平穩(wěn)性越差。 關(guān)于模糊 PID 控制的模糊工具箱： 模糊 PID 的輸入輸出隸屬函數(shù)： 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 24 模糊 PID 控的規(guī)則： 階躍輸入作用的下的模糊 PID 控制響應(yīng)曲線(xiàn)： 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 25 結(jié)論：用 MATLAB 軟件分別對(duì)對(duì) PID 模糊控制系統(tǒng)， PID 控制系統(tǒng) ,模糊 PID控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果表明模糊 PID 控 制具有方法簡(jiǎn)單 ,控制快速的特點(diǎn)，從而提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。能滿(mǎn)足調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量為零的控制要求。 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 26 結(jié)束語(yǔ) 所選期刊選擇三種控制方式： PID 控制，模糊控制，模糊 PID 控制。通過(guò)仿真比較輸出響應(yīng)曲線(xiàn)，比較三者的動(dòng)態(tài)性能， PID控制分別介紹比例微分積分對(duì)e 的調(diào)節(jié)控制，參數(shù)的整定；模糊控控將輸入的 e,ec 模糊化，通過(guò)語(yǔ)言算子進(jìn)行模糊規(guī)則的變換，得出輸出 U。模糊 PID 則是將 PID與模糊控制結(jié)合，輸出變?yōu)?KKKDIP ,。通過(guò)仿真 圖比較，模糊 PID具有更好的動(dòng)態(tài)性能，在縮短過(guò)度時(shí)間上有明顯效果。且模糊 PID 具有一定的魯律性。 模糊 PID 控制 但是因?yàn)閰?shù)可自動(dòng)調(diào)整的緣故，所以也能解決不少一般的非線(xiàn)性問(wèn)題，但是假如系統(tǒng)的非線(xiàn)性、不確定性很?chē)?yán)重時(shí)，那模糊 PID 的控制效果就會(huì)不理想而且模糊 pid 控制的規(guī)則還是較復(fù)雜的，隸屬度函數(shù)的選定也得靠經(jīng)驗(yàn)。 優(yōu)點(diǎn)就是可以自動(dòng)調(diào)整 PID 的參數(shù)，對(duì)于一般的不確定系統(tǒng)，可以使用。對(duì)于工業(yè)上許多非線(xiàn)性系統(tǒng)，或不知道系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，模糊系統(tǒng)則發(fā)揮它的作用。 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) [選題論文 ]趙笑笑 .基于模糊理論與常規(guī) PID 控制的模糊 PID 控制方法研究 [J].山東電力技術(shù) .2021(6)： 5463. [1]張化光，孟祥萍 .智能控制基礎(chǔ)理論及應(yīng)用 [M]北京，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021（ 4）： 48133. [2] 趙書(shū)蘭 .MATLAB 建模與仿真 [M]北京，清華大學(xué)出版社 .2021： 446493. [3]胡壽松 .自動(dòng)控制原理 [M]北京，科學(xué)出版社， :242247. [4]楊三青，王仁明，曾慶山 [M]武漢，華中科技大學(xué)出版社， :137170. [5]王再英，流淮霞，陳 毅靜 .過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021:198213. 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 28 附錄 常規(guī) PID 控制器參數(shù)值 模糊控制規(guī)則表 ec u e NB NM NS ZE PS PM PB NB NB NB NB NM NS ZE ZE NM NB NB NM NS ZE ZE PS NS NB NM NM NS ZE PS PM ZE NB NM NS ZE PS PM PB PS NM NS ZE PS PM PM PB PM NS ZE PS PS PB PB PB PB ZE PS PM PM PB PB PB 模糊控制中 e,de， u 三者的函數(shù)關(guān)系。 模糊 PID 控制中 e,de 分別與 KKK DIP, 的關(guān)系三維圖。 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 29 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 30 KP?的三角形隸屬函數(shù)分布表 ec e NB NM NS ZO PS PM PB NB PB PB PM PM PS ZO ZO NM PB PB PM PS PS ZO NS NS PM PM PM PS ZO NS NS ZO PM PM PS ZO NS NM NM PS PS PS ZO NS NS NM NM PM PS ZO NS NM NM NM NB PB ZO ZO NM NM NM NB NB Ki?的三角形隸屬函數(shù)分布表 Kd? 的三角形隸屬函數(shù)分布表 ec e NB NM NS ZO PS PM PB NB NB NB NM NM NS ZO ZO NM NB NB NM NS NS ZO ZO NS NB NM NS NS ZO PS PS ZO NM NM NS ZO PS PM PM PS NM NS ZO PS PS PM PB PM ZO ZO PS PS PS PB PB PB ZO ZO PS PM PM PB PB 2021 自動(dòng)控制原理設(shè)計(jì) 31 ec ec e e NB NM NS ZO PS PM PB NB PS NS NB NB NB NM PS NM PS NS NB NM NM NS ZO NS ZO NS NM NM NS NS ZO ZO ZO NS NS NS NS NS ZO PS ZO ZO ZO ZO ZO ZO ZO PM PB NS PS PS PS PS PB PB PB PM PM PM PS PS PB