【正文】 控制具有較小的超調量和較短的調節(jié)時間，以及較好的動態(tài)響應特性和穩(wěn)態(tài)特性 。 本文 將模糊控制器和 PID 控制器結合在一起 ,利用模糊邏輯控制實現(xiàn)了 PID 控制器參數在線自調整 ,進一步完善了 PID 控制器的性能 ,提高了系統(tǒng)的控制精度。 I 摘 要 PID 控制器是最早發(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和可靠性高，被廣泛應用于工業(yè)過程控制。 PID 控制器 提供了反饋控制，通過比例環(huán)節(jié)成比例的反應偏差信號，加快系統(tǒng)響應速度，提高系統(tǒng)的調節(jié)精度，通過積分作用反應并消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，通過微分作用預測未來偏差信號的變化趨勢，改善系統(tǒng)動態(tài)特性。并把MATLAB 中的 Fuzzy Toolbox 和 SIMULINK 有機結合起來 ,方便的實現(xiàn)了該自適應模糊PID 控制系統(tǒng)的計算機仿真 ,拓寬了 Fuzzy Toolbox 和 SIMULINK 的應用范圍。 關鍵詞： 模糊控制 ； PID 控制器 ； MATLAB； SIMULINK； 系統(tǒng) 仿真 。 through integral role to response to the steadystate system and eliminate errors, through differential role to predict the changes in trends of signal deviation in future。PID controller。SIMULINK。 PID 控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應用最為 廣泛的控制器。 PID 控制器 提供了反饋控制，通過比例環(huán)節(jié)成比例的反應偏差信號，加快系統(tǒng)響應速度，提高系統(tǒng)的調節(jié)精度，通過積分作用反應并消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，通過微分作用預測未來偏差信號的變化趨勢，改善系統(tǒng)動態(tài)特性。相反，經過時間的考驗， PID 控制仍然在各種控制技術中占著主導地位。 PID 控制器參數整定優(yōu)劣與否，是 PID 控制器能否在實用中得到好的閉環(huán)控制效果的一個前提。 另外系統(tǒng)穩(wěn)定是控制器設計首先需要考慮的問題，只有在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，提高其它性能才是有意義的。 其次，就 PID 控制器的發(fā)展過程及其基本原理作簡要介紹，由于傳統(tǒng) PID 控制器存在局限性，人們設計出模糊智能 PID 控制器來克服。然后綜述了近幾年在 PID 參數整定方面的研究發(fā)展情況。 MATLAB 是 矩陣實驗室 （ Matrix Laboratory）的簡稱，和 Mathematica、 Maple 并稱為三大數學軟件。 MATLAB 可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現(xiàn) 算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN， C++ ， JAVA 的支持。 MATLAB 的 特點 高級語言可用于技術計算 此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數據進行管理 交互式工具可以按迭代的方式探查、設計及求解問題 數學函數可用于線性代數、統(tǒng)計、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數值積分等 二維和三維圖形函數可用于可視化數據 各種工具可用于構建自定義的圖形用戶界面 各種函數可將基于 MATLAB 的算法 與外部應用程序和語言（如 C、 C++、 Fortran、Java、 COM 以及 Microsoft Excel）集成 。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要包括菜單欄和工具欄。 1) File 菜單項： File 菜單項實現(xiàn)有關文件的操作。 3) View 菜單項： View 菜單項用于設置 MATLAB 集成環(huán)境的顯示方式。 5) Window 菜單項：主窗口菜單欄上的 Window 菜單，只包含一個子菜單 Close all，用于關閉所有打開的編輯器窗口，包括 Mfile、 Figure、 Model 和 GUI 窗口。 (2) 工具欄 MATLAB 主窗口的工具欄共提供了 10 個命令按鈕，這些命令按鈕均 有對應的菜單命令，但此菜單命令使用起來更快捷、方便。 MATLAB 命令窗口中的 “”為命令提示符，表示 MATLAB 正在處于準備狀態(tài)。一般來說，一個命令行輸入一條命令，命令行以回車結束。例如： p=15,m=35 p=15。 3 個小黑點稱為續(xù)行符，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)。 工作空間窗口 4 工作空間是 MATLAB 用于存儲各種變量和結果的內存空間。 常用工具箱 MATLAB 包括擁有數百個內部函數 的主包和三十幾種工具包。功能工具包用來擴充 MATLAB 的符號計算，可視化建模仿真，文字處理及實時控制等功能。 開放性使 MATLAB 廣受用戶歡迎。 Matlab Main Toolbox——matlab 主工具箱 Control System Toolbox——控制系統(tǒng)工具箱 Communication Toolbox——通訊工具箱 Financial Toolbox——財政金融工具箱 System Identification Toolbox——系統(tǒng)辨識工具箱 Fuzzy Logic Toolbox——模糊邏輯工具箱 HigherOrder Spectral Analysis Toolbox——高階譜分析工具箱 Image Processing Toolbox——圖象處理工具箱 LMI Control Toolbox——線性矩陣不等式工具箱 Model predictive Control Toolbox——模型預測控制工具箱 μAnalysis and Synthesis Toolbox——μ 分析工具箱 Neural Network Toolbox——神經網絡工具箱 Optimization Toolbox——優(yōu)化工具箱 Partial Differential Toolbox——偏微分方程工具箱 Robust Control Toolbox——魯棒控制工具箱 Signal Processing Toolbox——信號處理工具箱 Spline Toolbox——樣條工具箱 Statistics Toolbox——統(tǒng)計工具箱 Symbolic Math Toolbox——符號數學工具箱 5 Simulink Toolbox——動態(tài)仿真工具箱 Wavele Toolbox——小波工具箱 。在該環(huán)境中，無需大量書寫程 序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。 Simulinkamp。是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領域仿真和基于模型的設計工具。 . 構架在 Simulink 基礎之上的其他產品擴展了 Simulink 多領域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。reg。 Simulink 操作 Simulink 啟動和退出 安裝時必須選擇安裝 SIMULINK 選項，啟動 SIMULINK 必須先啟動 MATLAB。 Simulink 啟動后會顯示 Simulink 模塊庫瀏覽器 (Simulink Library Browser)窗口。 在 MATLAB 主窗口 File 菜單中選擇 New 菜單項下的 Model 命令，在出現(xiàn) Simulink模塊庫瀏覽器的同時，還會出現(xiàn)一個名字為 untitled 的模型編輯窗口 。利用模型編輯窗口，可以通過鼠標的拖放操作創(chuàng)建一個模型。如果要對一個已經存在的模型文件進行編輯修改，需要打開該模型文件，其方法是，在 MATLAB 命令窗口直接輸入模型文件名 (不要加擴展名 .mdl)。另外，單擊模塊庫瀏覽器窗口工具欄上的 Open a model 命令按鈕或模型編輯窗口工具欄上的Open model 命令按鈕，也能打開已經存在的模型文件。 Simulink 系統(tǒng)仿真模型 (1) Simulink 的基本模塊 Simulink 的模塊庫提供了大量模塊。同樣，在模塊庫瀏覽器左側的 Simulink 欄上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊 Open the ?Simulink? Libray 命令，將打開 Simulink 基本模塊庫窗口。 (2) 主要模塊介紹 Simulink 模塊庫按功能分為以下 8 類子庫： Continuous （連續(xù)模塊） Discrete （離散模塊） Functionamp。Systems （信號和系統(tǒng)模塊） Sinks （接收器模塊） Sources （輸入源模塊） 1) 連續(xù)模塊（ Continuous） Integrator：輸入信 號積分 Derivative：輸入信號微分 StateSpace：線性狀態(tài)空間系統(tǒng)模型 TransferF：線性傳遞函數模型 ZeroPole：以零極點表示的傳遞函數模型 Memory：存儲上一時刻的狀態(tài)值 Transport Delay：輸入信號延時一個固定時間再輸出 Variable Transport Delay：輸入信號延時一個可變時間再輸出 2) 離散模塊（ Discrete） Discretetime Integrator：離散時間積分器 Discrete Filter： IIR 與 FIR 濾波器 Discrete StateSpace：離散狀態(tài)空間系統(tǒng)模型 Discrete TransferF：離散傳遞函數模型 Discrete ZeroPole：以零極點表示的離散傳遞函數模型 FirstOrder Hold：一階采樣和保持器 ZeroOrder Hold：零階采樣和保持器 Unit Delay：一個采樣周期的延時 3) Function amp。 Relay：滯環(huán)比較器，限制輸出值在某一范圍內變化。 Manual Switch：手動選擇開關 6) Signalamp。 Out1：輸出端。 Demux：將一個復合輸入轉化為多個單一輸出。 Terminator：連接到沒有連接到的輸出端。 XY Graph：顯示二維圖形。 To File(.mat)：將輸出寫入數據文件。 Clock：時鐘信號。 From File(.mat)：來自數據文件。 Repeating Sequence：重復信號。 Sine Wave：正弦波信號。 9) Simulink 模型的特點 在 SIMULINK 里提供了許多如 Scope 的接收器模塊，這使得用 SIMULNK 進行仿真具有像做實驗一般的圖形化顯示效果。 SIMULINK 提供了對子系統(tǒng)進行封裝的功能，用戶可以自定義子系統(tǒng)的圖標和設置參數對話框。 其中，有的參數未知或緩慢化；有的存在滯后和隨機干擾；有的無法獲得精確的數學模型。將模糊控制和PID 控制兩者結合起來，揚長避短，既具有模糊控靈活而適應性強的優(yōu)點，又具有 PID控制 精度高的特點。 模糊控制 的 基本原理 模糊控制系統(tǒng)與一般的計算機控制系統(tǒng)具有相似的結構，其框圖如圖 所示。 圖 模糊控制系統(tǒng)結構框圖 模糊控制規(guī)律由計算機程序實現(xiàn)，計算機的采樣值為被控量的精確值，將它與給定值比較便可得到偏差信號，此偏差經 A/D 轉換后作為模擬控制器的輸入，控制器首先對偏差值進行模糊處理，并用響應的模糊 語言值 (實際上是一個模糊向量 )表示。控制向量經非模糊化 (即清晰 )化處理轉換成精確量，由 D/A 輸出實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。結構設計直接影響控制器的性 11 能。目前應用最多的是單變量模糊控制器。 (2) 二維控制器：輸入為偏差 E 及其變化量 EC，控制器有較好的動態(tài)響應，應用廣泛。 圖 為單變量模糊控制器結構示意圖。 圖 單變量模糊控制器結構 模糊控制器輸出多采用控制量的增量形式。 論域及量化因子確定 所謂論域即是被考慮客體所有元素的集合。 對于二維模糊控制器，設誤差基本論域為 [xe xe],誤差變化的基本論域為 [xc xc],輸出基本論域為 [yu yu] 。一般取 n ，m ≥6， l ≥7。通常稱 xaeen? xa cc m?