【正文】 無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù) 都需要在實際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng) 曲線 法和衰減法。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進(jìn)行調(diào)整和修改。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類： 一是理論計算整定法。 PID 控制器的參數(shù)整定 PID 控制器的參數(shù)整定是 控制系統(tǒng)設(shè)計 的核心內(nèi)容。 通常依據(jù) 表 21 原則確定。只有 Td 合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間。 微分 時間常數(shù) Td 對系統(tǒng)性能的影響 微分作用可以改善動態(tài)特性 。如果 KD 的符號選擇不當(dāng) ， 對象狀態(tài)就會 距離 目標(biāo)狀態(tài)越來越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況 KP 的符號就 一定要取反。 KP 太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。 KP 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。因此，抗干擾能力較強(qiáng)，在一些擾動頻繁的場合應(yīng)用十分普遍。 PID 調(diào)節(jié)器 )(Dsf )(sE )(39。)1()1()( kukuku ??????? ?? （ 25） 其中 ， )]2()1(2)([)()]1()([)(39。 圖 23 不完全微分 PID 控制器 其 控制算法 ，如公式 25 所示 。 圖 22 PID 控制和積分分離 PID 控制比較 其中 1普通 PID 控制效果 2積分分離 PID 控制效果 顯然，積分分離的 PID 比普通的 PID 的控制效果好。 其對應(yīng)的算法如公式 24 所示。 為適應(yīng)更多的應(yīng)用領(lǐng)域， PID 控制器也有了多種算法 。 再次，增量式算法中，計算 機(jī)只輸出增量，誤動作 影響小。 其次，在位置式控制算法中，由手動到自動切換時，必須首先使計算機(jī)的輸出值等于閥門的原始開度，才能保證手動到自動的無擾動切換，這將給程序設(shè)計帶來困難。 )]2()1(2)([)()]1()([)1()()( ????????? ???? kekekeKkeKkekeK kukukuDIp (23) 式中， e(k)—— 第 k 次采樣時的偏差值； e(k1)—— 第（ k1）次采樣時的偏差值； u(k)—— 第 k 次采樣時調(diào)節(jié)器的輸出 ； KP—— 比例系數(shù)； IPI TTKK ? ， TTKK DPD ? 。因此，在實際的控制系統(tǒng)中不太常用這種方法。 ?? ?????ki DIp kekeKieKkeKku 0 )]1()([)()()( （ 22） 調(diào)節(jié)器輸出 u(k)與 跟過去所有偏差信號有關(guān)，計算機(jī)需要對 e（ i）進(jìn)行累加，運(yùn)算工作量很大 ， 而且計算機(jī)故障可能使 u(k)做大幅 振 蕩 ，這種情況往往使控制很不方便， 在 有些場合可能會造成嚴(yán)重的事故。 圖 21 PID 控制流程 其控制 原則 如公式 21 所示。 分析仿真結(jié)果， 計算 所建立模糊系統(tǒng)的各 項 指標(biāo) 以驗證其 實用性和可行性。 第三章 ： 著重 掌握 模糊控制理論，掌握模糊原理、模糊推理過程和模糊控制器的結(jié)構(gòu)和工作方式。 本文的研究目的和內(nèi)容 論文將以學(xué)習(xí) PID 控制理論、 模糊控制理論、 模糊 PID 控制器開發(fā) 、 MATLAB下的仿真建模 為研究 方向 ， 具體內(nèi)容安排 如下： 第二章 ： 研究經(jīng)典 PID 控制器的工作原理，控制算法及其相應(yīng)的特點。 ⑸ 模糊電動剃刀 日本三洋、松下公司推出了模糊控制電動剃刀，通過利用傳感器分析胡須的 生長情況和面部輪廓，自動調(diào)整刀片，并選擇最佳的剃削速度。 ⑶ 模糊微波爐 日本夏普公司生產(chǎn)的 RESEI 型微波爐，內(nèi)部裝有 12 個傳感器，這些傳感沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 一 章 緒論 5 器能對食物的重量、高度、形狀和溫度進(jìn)行測量，并利用這些信息自動選擇化霜、再熱、燒烤和對流 4 種工作方式，并自動決定烹制時間。 ⑵ 模糊空調(diào)器 模糊空調(diào)器可以靈敏地控制室內(nèi)的溫度。 在社會生活領(lǐng)域中，體現(xiàn)在模糊控制技術(shù)在家電中的應(yīng)用，所謂模糊家電，就是根據(jù)人的經(jīng)驗，在電腦或者芯片的控制下實現(xiàn)可模仿人的思維進(jìn)行操作的家用電器。 1986 年，都志杰等人用單片機(jī)研制了工業(yè)用模糊控制器。 （ 4）控制的機(jī)理符合人們對過程控制作用的直觀描述和思維邏輯，是人工智能的再現(xiàn)，屬于智能控制。 （ 2）模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性，被控對象參數(shù)的變化對模糊控制的影響不明顯，可用于非線性、時變、時滯的系統(tǒng)，并 能 獲得優(yōu)良的控制效果。歷經(jīng)多年發(fā)展，已有許多成功應(yīng)用模糊控制理論的案例，如Rutherford、 Carter 應(yīng)用 于 冶金爐和熱交換器的控制裝置。 模糊控制技術(shù)依據(jù)與操作者 的實踐經(jīng)驗和直觀推斷，也依靠設(shè)計人員和研發(fā)人員的經(jīng)驗和知識積累。而對一些復(fù)雜系統(tǒng)，如粒子反應(yīng)，氣象預(yù)報等設(shè)備，建立一個合理而精確的數(shù)學(xué)模型是非常困難的 。它是用模糊數(shù)學(xué)的知識模仿人腦的思維方式， 根據(jù)模糊現(xiàn)象進(jìn)行識別和判決，給出精確 控制量，進(jìn)而 對被控對象進(jìn)行控制 的 。而模糊邏輯是合理的量化數(shù)學(xué)理論，是以數(shù)學(xué)基礎(chǔ)為根本去處理這些 不確定、不精確 的 信息。 模糊邏輯與模糊控制的概念 模糊控制相關(guān)概念 “模糊邏輯”的概念，其根本在于區(qū)分布爾邏輯或清晰邏輯，用來定義那些含混不清，無法量化或精確化的問題，對于馮?諾依曼開創(chuàng)的基于“真－假”推理機(jī)制，以及因此開創(chuàng)的電子電路和集成電路的布爾算法，模糊邏輯填補(bǔ)了特殊事物在取樣分析方面的空白 [3]。 然而伴隨著新的 控制系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn) ， PID 控制策略在控制非線性、時變、強(qiáng)耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復(fù)雜過程時，控制效果不理想。 由于比例作用是持久和 起主要作用的控制規(guī)律，積分作用可以慢慢把剩余誤差克服掉，因此可使系統(tǒng)比較穩(wěn)定； 只要沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 一 章 緒論 3 三個作用的控制參數(shù)選擇得當(dāng)，便可充分發(fā)揮三種控制規(guī)律的優(yōu)點，得到較為理想的控制效果。它集三者之長：既有比例作用的及 時迅速，又有積分作用的消除 剩余誤差 能力，還有微分作用的超前控制功能。尤其是對容量滯 后大的對象，可以減小偏差的幅度，節(jié)省控制時間，顯著改善控制質(zhì)量。 因此 要引入 比例 、 微分作用， 即 PD 控制。所以，積分控制可以消除 剩余誤差 。 它 的輸出不僅與輸入偏差的大小有關(guān)，而且還與偏差存在的時間有關(guān)。 PI 控制 克服剩余誤差的辦法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制。只要有偏差產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用 [2]。單純的比例控制適用于擾動不大，滯后較小，負(fù)荷變化小，要求不高，允許有一定 剩余誤差 存在的場合。 根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)：全世界過程控制領(lǐng)域使用的控制器 84%仍是純 PID 調(diào)節(jié)器，若改進(jìn)型包含在內(nèi)則超過 90%。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它因結(jié)構(gòu) 簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一， 現(xiàn)今 也在很多領(lǐng)域有應(yīng)用。 PID 控制器可以根據(jù) PID 控制原理對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實際值與工藝要求的預(yù)定值 一致。 目前， PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用。不同的控制系統(tǒng) ， 傳感器、 變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接口。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機(jī)。 the Fuzzy Adaptive PID Controller。 Fuzzy Control。 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(jìn)行了控制系統(tǒng)的仿真研 究 ， 并簡要 地 分析了對應(yīng)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(jié)合 形成 的 模糊自適應(yīng)的 PID控制器 可以彌補(bǔ) 其 缺陷 ；它將 系統(tǒng)對應(yīng)的誤差和誤差變化率反饋給模糊控制器進(jìn)而 確定相關(guān)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(xué)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(yīng)運(yùn)而生。 沈陽化工大學(xué) 本科畢業(yè)論文 題 目 ： 基于 MATLAB 的 模糊 PID 控制器的設(shè)計及其實現(xiàn) _ 院 系： 信息工程學(xué)院 _____________ __ 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 _____________ 班 級： 電氣 0703__________________ 學(xué)生姓名： __________________ 指導(dǎo)教師： ______________ 論文提交日期： 2020 年 6 月 27 日 論文答辯日期： 2020 年 6 月 28 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 電氣 工程 及其自動化 專業(yè) 0703 班 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 基于 MATLAB 的 模糊 PID 控制器的設(shè)計及其實現(xiàn) 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容： 1. 學(xué)習(xí)模糊控制理論； 2. 學(xué)習(xí) MATLAB 仿真軟件； 3. 設(shè)計 fuzzyPID 仿真控制系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分： 模糊 PID MATLAB 仿真控制系統(tǒng) 的 設(shè)計 起止時間： 2020 年 3 月 2020 年 6 月 指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日 教研主任： 簽字 年 月 日 學(xué)院院長： 簽字 年 月 日 內(nèi)容摘要 PID（比例 積分 微分）控制具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性能好、可靠性高等優(yōu)點 ,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的控制系統(tǒng)。 而 對于一些多變量 、非線性 、 時滯的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的 PID 控制器并不能達(dá)到預(yù)期 的效果。而單純的模糊控制器有其自身的缺陷— 控制效果很粗糙、控制精度無法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。 論文介紹了參數(shù)自適應(yīng)模糊 PID 控制器的設(shè)計方法和步驟。 關(guān)鍵詞 : 經(jīng)典 PID 控制 。 自適應(yīng)模糊 PID 控制器 。 MATLAB 仿真 ABSTRACT PID(Proportion Integration Differentiation) control, with lots of advantages including simple structure, good stability and high reliability, is quite suitable to establish especially the control system which accurate mathematical model is available and needed. However, taken multivariable, nonlinear and timelag into consideration, traditional PID controller can not reach the expected effect. Along with the development of Fuzzy Mathematics, control engineers gradually pay much attention to the idea of Fuzzy Control, thus promoting the invention of fuzzy controllers. However, simple fuzzy controller has its own defect, where control effect is quite coarse and the control precision can not reach the expected level. Therefore, the Fuzzy Adaptive PID Controller is created by taking advantage of the superiority of PID Controller and Fuzzy Controller. Taken this controller in use, the corresponding error and its differential error of the control system can be feed backed to the Fuzzy Logic Controller. Moreover, the three