【正文】 國內在模糊控制方面也同樣取得了顯著成果。（3）由離散計算得到控制查詢表，提高了控制系統(tǒng)的實時性、快速性。 模糊控制的優(yōu)點對比常規(guī)控制辦法，模糊控制有以下幾點優(yōu)勢：（1）模糊控制完全是在操作人員經驗控制基礎上實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，無需建立數(shù)學模型，是解決不確定系統(tǒng)的一種有效途徑。它無需建立設備模型，因此基本上是自適應的，具有很強的魯棒性。對于電力傳動中的變速矢量控制問題，盡管可以通過測量得知其模型，但由于其多變量且非線性變化的特點，精確控制也是非常困難的。對于參數(shù)精確已知的數(shù)學模型，我們可以用波特圖或奈克斯特圖來分析其過程以獲得精確的設計參數(shù)。模糊控制是基于模糊邏輯描述的一個過程的控制算法。在模糊邏輯為基礎的模糊集合理論中，某特定事物具有特色集的隸屬度，他可以在“是”和“非”之間的范圍內取任何值。因此，它的應用受到了很大程度上的限制。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。當偏差擾動出現(xiàn)時，微分立即大幅度動作，抑制偏差的這種躍變；比例也同時起消除偏差的作用，使振蕩幅度減小。 比例積分微分（PID）控制最為理想的控制當屬比例積分微分控制。它比單純的比例作用更快。 PD控制當被控對象受到擾動作用后，被控變量沒有立即發(fā)生變化，而是有一個時間上的延遲。只要偏差存在，輸出就會不斷累積，一直到偏差為零，累積才會停止。積分控制器的輸出與輸入偏差對時間的積分成正比。但是不能最終消除剩余誤差的缺點限制了它的單獨使用。在工業(yè)生產中，比例控制規(guī)律使用較為普遍，它是控制規(guī)律中最基本的、應用最普遍的一種，其最大優(yōu)點就是控制及時、迅速。 經典PID控制系統(tǒng)的分類與簡介 P控制這類控制輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關系，輸入偏差越大輸出越大。尤其是當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握或得不到精確的數(shù)學模型，控制理論的其它技術難以采用，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)又必須依靠經驗和現(xiàn)場調試來確定時，應用PID控制技術最為方便。經典PID控制的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節(jié)。比如，工業(yè)生產過程中，對于生產裝置的溫度、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，以滿足生產工藝的要求。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器；電加熱控制系統(tǒng)要采用溫度傳感器[1]。控制器的輸出經過輸出接口、執(zhí)行機構加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經過傳感器、變送器通過輸入接口送到控制器。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。目 錄第一章 緒論10 課題研究的背景及學術意義10 經典PID控制系統(tǒng)的分類與簡介10 模糊邏輯與模糊控制的概念12 模糊控制技術的應用概況13 本文的研究目的和內容14第二章 PID控制15 PID的算法和參數(shù)15 PID參數(shù)對系統(tǒng)控制性能的影響18 PID控制器的選擇與PID參數(shù)整定19第三章 模糊控制器及其設計20 模糊控制器的基本結構與工作原理20 模糊控制器各部分組成20 模糊控制器的隸屬函數(shù)24 模糊PID控制器的工作原理27第四章 模糊PID控制器的設計28 模糊PID控制器組織結構和算法的確定28 模糊PID控制器模糊部分設計28第五章 模糊PID控制器的MATLAB仿真34 模糊控制部分的fuzzy inference system仿真34 對模糊控制器的SIMULINK建模36 PID部分的SIMULINK建模37 模糊PID控制器的SIMULINK建模38 利用子系統(tǒng)對控制系統(tǒng)進行SIMULINK建模38 控制系統(tǒng)的SIMULINK仿真研究39第六章 總結與展望43參考文獻44無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院畢業(yè)設計說明書第一章 緒論 課題研究的背景及學術意義隨著越來越多的新型自動控制應用于實踐，其控制理論的發(fā)展也經歷了經典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。不像經典控制理論和現(xiàn)代控制理論皆已形成了較完善的理論體系。當然，模糊控制無論在理論上和實用上都是一門“年輕”的科學。” 迄今為止，模糊控制技術已對我國的工業(yè)、信息產業(yè)、交通等眾多領域產生了重要影響，特別是模糊家電產品的出現(xiàn)更是普及了大眾對模糊控制技術的認識。工廠自動化設備的主要生產廠家美國奧姆倫電子公司的副總經理弗蘭克在近四十年的發(fā)展進程中，模糊控制也有一些局限性： 精度不太高；(2)自適應能力有限；(3)易產生振蕩現(xiàn)象。 模糊控制作為一項正在發(fā)展的新技術，目前在大多數(shù)專家還把主要精力放在應用系統(tǒng)研究上，并取得了相當?shù)某晒?，但在理論研究和系統(tǒng)分析上還是相對落后的，以至于一些學者質疑其理論依據(jù)和有效性。模糊控制技術除了在硬件、軟件上繼續(xù)發(fā)展外，將在自適應模糊控制、混合模糊控制以及神經模糊控制上取得較大發(fā)展。直接采用模糊芯片開發(fā)產品己成為趨勢。多年來一直未解決的穩(wěn)定性分析問題正在逐步解決。 目前，模糊控制技術日趨成熟和完善。玻璃拉管線模糊控制器、電冰箱模糊控制器、可編程模糊控制器f3FFC898系列產品、水泥廠礦石破碎機的模糊控制系統(tǒng)都已形成產品并投人運行，近年來，我國也推出廠電烤箱、電烤柜模糊控制器、模糊控制燃氣快速熱水器、模糊控制自動恒溫器、燈光恒照度模糊控制器、模糊全白動洗衣機和模糊電飯鍋等產品，標志著我國模糊技術的應用研究也有了長足的進步。1993年汪培莊的博士生劉增良先后參加國家自然科學基金重大項f]“模糊信息處理與機器智能”等，并提出“因素神經網絡理淪( FNN)_，在此基礎上開發(fā)完成的“模糊控制i卜算機系統(tǒng)”和“基于F39。1984年李太航和沈祖良推出了語義推理的自學習算法。1979年、李寶緩、劉志俊等人用連續(xù)數(shù)字仿真方法研究了典型模糊控制器的性能。隨著模糊理論及其技術的發(fā)展，該刊在1987年改名為《模糊系統(tǒng)與數(shù)學》。模糊邏輯和模糊控制的研究與應用發(fā)展是很迅速的，研究成果主要集中在日本、美國、德國等歐洲國家。 參數(shù)整定。 模糊控制。并利用MATLAB 中的SIMULINK 和模糊邏輯推理系統(tǒng)工具箱進行了控制系統(tǒng)的仿真研究，并簡要地分析了對應的仿真數(shù)據(jù)。但利用傳統(tǒng)的PID控制器和模糊控制器結合形成的模糊自適應的PID控制器可以彌補其缺陷；它將系統(tǒng)對應的誤差和誤差變化率反饋給模糊控制器進而確定相關參數(shù)，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，實現(xiàn)優(yōu)良的控制效果。隨著模糊數(shù)學的發(fā)展，模糊控制的思想逐漸得到控制工程師們的重視，各種模糊控制器也應運而生。面臨PID 控制器的另一個問題是他們是在線的。這表明每當負荷被加速或者被降速時，成比例的力量從那些原動力產生而不受反饋值影響任何導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。例如，在大多數(shù)運動控制系統(tǒng)中，為了在控制一機械負荷，需要更多的來自電動機、發(fā)動機或作動器的力量或者力矩。PID控制器還能對在SP和PV的實際值之間的偏差作出反應。關于系統(tǒng)的知識，可以用前饋和PID輸出來改進總的系統(tǒng)性能。在給定值附近擺動。當單獨使用并且必須降低PID環(huán)路增益時，PID控制器會給出劣質的控制性能。由于它們悠久的歷史，簡易，良好的理論基礎以及簡單的設置、維護要求，PID控制器被許多應用實踐所采納?？刂破髟诠I(yè)中被用來調節(jié)溫度，壓力，流速，化學組成，速度以及其它任何存在可測量的對象。供給水溫的變化就構成了對過程的一個擾動。如果控制器在零偏差從穩(wěn)定開始，然后進一步的變化將導致其它一些影響過程的能測量、不能測量值的變化，并且作用于偏差值上。人不會這樣做，因為我們是有智慧的控制人員，可以從歷史經驗中學習，但PID控制器沒有學習能力，必須正確的設定。如果控制器反復進行大的變動并且反復越過給定值的改變，控制環(huán)將會不穩(wěn)定。微分作用就是根據(jù)水溫變得更熱、更冷，以及變化速率來決定什么時候、怎樣調整那些閥門。首次估計即是PID 控制器的比例度的確定。測量值與給定值之間的差就是偏差值，太高、太低或正常。期望得到的溫度稱為給定值。重復這個過程，調節(jié)熱水流直到溫度處于期望的穩(wěn)定值。人可以憑觸覺估測水的溫度。注釋：由于控制理論和應用領域的差異，很多相關變量的命名約定是常用的。PI調節(jié)器很普遍，因為微分控制對測量噪音非常敏感。這是通過把不想要的控制輸出置零取得。注意一點的是，PID算法不一定就是系統(tǒng)或系統(tǒng)穩(wěn)定性的最佳控制。根據(jù)具體的工藝要求，通過PID控制器的參數(shù)整定，從而提供調節(jié)作用。比例控制是對當前偏差的反應，積分控制是基于新近錯誤總數(shù)的反應，而微分控制則是基于錯誤變化率的反應。PID控制器通過調節(jié)給定值與測量值之間的偏差，給出正確的調整，從而有規(guī)律地糾正控制過程。 the Fuzzy Adaptive PID Controller。 Fuzzy Control。 the Proportional, the Integral and Derivative values. The Proportional value determines the reaction to the current error, the Integral determines the reaction based on the sum of recent errors and the Derivative determines the reaction to the rate at which the error has been changing. The weightedsum of these three actions is used to adjust the process via a control element such as the position of a control valve or the power supply of a heating tuning the three constants in the PID controller algorithm the PID can provide control action designed for specific process requirements. The response of the controller can be described in terms of the responsiveness of the controller to an error, the degree to which the controller overshoots the setpoint and the degree of system oscillation. Note that the use of the PID algorithm for control does not guarantee optimal control of the system or system stability.Some applications may require using only one or two modes to provide the appropriate system control. This is achieved by setting the gain of undesired control outputs to zero. A PID