【正文】 ??? ?? ?ttdt d tde r r orTdte r r orTte r r or0)()(1)( () 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)的形式： ???????? ???? sTsTKsE sUsG DIp 11)( )()( () 式中， Pk 為比例系數(shù)； IT 為積分時間常數(shù)； DT 為微分時間常數(shù)。模糊控制有很多獨特的優(yōu)點，廣闊的發(fā)展前景和巨 3 大的潛力，但還存在大量有待解決的問題目前所面臨的主要任務是建立一套系統(tǒng)的模糊控制理論；模糊集成控制系統(tǒng)設計方法研究；常規(guī)模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善；自學習模糊控制策略和智能化系統(tǒng)及其實現(xiàn)，常規(guī)模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善，把已經(jīng)取得的研究結果應用到工程實際過程中，盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等。盡管模糊控制的應用取得了很好的結果，然而一直未取得根本上的突破。近年來我國在工業(yè)中應用模糊控制也取得了許人模糊理論建立了大腦和計算機之間的橋梁，達將大腦中的以模糊信息形用單片機研制了工業(yè)用模糊控制器，隨后其他科技人員又將模糊控制方法成功的應用于玻璃窯路爐，功率因素補償，化工大滯后過程。最早取得應用成果的是英國倫敦大學教授 ， 1974 年他利用模糊控制語句構成模糊控制器，首次將模糊控制理論應用于蒸汽機及鍋爐的控制，取得了優(yōu)于常規(guī)調(diào)節(jié)器的控制品質(zhì)； 1976 年他又將該理 論應用于水泥旋轉(zhuǎn)爐的控制上。盡管模糊理論的提出至今只有 30 多年，但其發(fā)展迅速，模糊控制理論這門新興的學科具有強勁的生命力和十分令人鼓舞的應用前景。 1981 年，我國成立了模糊系統(tǒng)和模糊數(shù)學學會，并創(chuàng)辦 2 了世界上第二份模糊專業(yè)學術雜志《模糊數(shù)學》， 1987 年，易名為《模糊系統(tǒng)與數(shù)學》。 1974 年在加利福尼亞大學的美日研究班上，進行了有關 “模糊集合及其應用 ”的國際學術交流。 模糊控制理論的產(chǎn)生和發(fā)展 從 1965 年美國著名控制論學者 發(fā)表開創(chuàng)性論文，首次提出一種完全不同于傳統(tǒng)數(shù)學與控制理論的模糊集合理論，到 1986 年世界上第一塊基于模糊邏輯的人工智能芯片在著名的貝耳實驗室研究成功，其間只經(jīng)歷了短短的 20 年。因而，將 PID 控制和目前應用日益廣泛的模糊控制相結合并組成自整定模糊 PID 控制技術，達到模糊控制規(guī)則在控制過程中自動調(diào)整和完善，從而使控制系統(tǒng)的性能不斷完善，以達到預期的效果。 關鍵詞： 模糊控制， PID 控制， 參數(shù)自整定， 隸屬函數(shù) 2 Design of Fuzzy Selftuning PID Controller Abstract In this paper, the design and simulation of a selfturning fuzzy PID type controller is proposed. The fuzzy control, PID controller and parameters selfturning are described. Firstly, the principle, history and developing trend of fuzzy control are discussed. Secondly, the conventional PID controller and selfturning are introduced. Finally, a selfturning PID controller based on fuzzy inferences is designed by bining the advantages of first one with a second one. A fuzzy controller is built based on the expert’s experiences, then it is changed into an inquiry table. The process of the fuzzy control practically inquires the table. The fuzzy control is good at the inexactly mathematical model such as no nlinear, timevariant systems and so on. PID selfturning is the basest and mostused. After attaining the PID selfturning to the fuzzy controller, it is obvious that this method is simple and feasible. In this paper, the fuzzy control PID controller is used to a twoorder plus time delay system. Simulation results show that the algorithm has better performance than traditional methods. Keywords Fuzzy control, PID control, selfturning, membership function I 目 錄 第一章 緒論 ............................................................................................ 1 引言 ............................................................................................... 1 模糊控制理論的產(chǎn)生和發(fā)展 ......................................................... 1 模糊控制理論的應用和目前面臨的任務 ...................................... 2 PID 控制算法的基本理論 ............................................................. 3 PID 控制器參數(shù)整定 ..................................................................... 4 基于模糊推理的自整定 PID 控制器 ............................................. 4 第二章 模糊控制概述 ............................................................................... 5 引言 ............................................................................................... 5 模糊自動控制原理 ........................................................................ 6 模糊控制理論概述 ............................................................... 6 模糊控制系統(tǒng) ....................................................................... 6 模糊控制器設計的基本方法 ........................................................10 模糊控制器設計概述 ..........................................................10 確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量 ...........................10 設計模糊控制器的控制規(guī)則 ..............................................12 確立模糊化和非模糊化的方法 ..........................................17 選擇模糊控制器的輸入變量和輸出變量的論域 ................18 編制模糊控制算法的應用程序 ..........................................20 II 合理選擇模糊控制算法的采樣時間 ...................................21 模糊控制器的特點 .......................................................................22 第三章 PID 控制原理極其參數(shù)自整定概述 .............................................24 引言 ..............................................................................................24 控制算法 ................................................................................24 理想 PID 控制算法的改進 ...........................................................26 控制器參數(shù)整定方法 .............................................................30 對控制系統(tǒng)中純滯后的整定 ........................................................33 第四章 模糊 自整 定 PID 控制器設計 ......................................................36 引言 ..............................................................................................36 模糊 自整定 PID 控制器的 詳細 設計 ............................................36 第五章 仿真與分析 ..................................................................................47 引言 ..............................................................................................47 仿真分析 ......................................................................................47 小結 .............................................................................................52 第六章 結束語 .........................................................................................53 謝辭 ..........................................................................................................54 參考文獻 ...................................................................................................55 1 第一章 緒論 引言 PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單，魯棒性好和可靠性高，被廣泛應用于工業(yè)過程控制，至今仍有 90%控制回路具有 PID 結構。 本文將這種 模糊 自整定 PID 控制器應用于帶有時滯的二階系統(tǒng)中并將其同 ZN 整定方法，臨界靈敏度等常規(guī) PID 整定方法進行比較。而 PID 參數(shù)整定方法是最基本的也是最常用的方法被廣泛的應用于各個領域。 模糊控制器是把 專家的 PID 參數(shù)整定經(jīng)驗總結成模糊控制規(guī)則， 然后 形成模糊控制查詢表 ，模糊控制過程實際上就是一個查表的過程。 1 模糊自整定 PID 控制器設計 摘 要 本文主要研究的是有關模糊自整定 PID 控制器的設計與仿真，其中涉及到模糊控制， PID 控制器，參數(shù)自整定三個領域的相關內(nèi)容。 首先，我們