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        基于Matlab的模糊PID控制研究

        作者: 時間:2013-04-25 來源:網絡 收藏

        由此,可以建立KP,KI,KD的模糊控制規則,見表1~表3。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/159393.htm

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        1.4 模糊判決
        把模糊量轉換為精確量的過程稱為清晰化,又稱為去模糊化或模糊判決。為了獲得準確的控制量,就要求模糊方法能夠很好的輸出隸屬函數的計算結果。輸出控制量U是一個模糊子集,它是反映控制語言取值的一種組合。應用模糊判決,即按加權平均法、隸屬度最大法或中位方法等原則,求出相應的控制量U。本系統采用工業控制中廣泛使用的加權平均法。該方法針對論域中的每個元素(i=1,2,…,n),以它作為待判決輸出模糊集合的隸屬度μ(i)的加權系數,取輸出變量電壓加權平均值u為:
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        平均值u就是應用加權平均法為模糊集合求得的判決結果。最后用輸出量化因子乘以u來滿足控制要求,從而得到控制量的實際值。

        2 系統仿真分析
        2.1 仿真控制對象
        仿真控制模型的搭建,是驗證系統控制算法準確性的基礎。由于該器用于液壓系統中,因此由系統框圖1可知,需求出各環節的傳遞函數。
        (1)比例方向閥:根據測試結果,工程上將比例方向閥視為一個二階環節。其傳遞函數為
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        式中:Kq為比例方向閥的流量增益(單位:m3/(s·A));ωv為比例方向閥的相頻寬(單位:rad/s);δv為比例方向閥的阻尼比。
        (2)液壓缸-負載環節,在工程上視為一個積分與二階環節的組合,即其傳遞函數為:
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        式中:Ah為液壓缸的有效作用面積(單位:m2);δh為液壓缸-負載質量系統的阻尼比;ωh為液壓缸-負載質量系統的固有頻率(單位:rad/s)。
        由此,可以分析出閉環控制系統的開環傳遞函數為:
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        式中:Ka為比例放大器的增益(單位:A/V),可視為比例環節;Kc為閉環系統的開環增益。
        2.2 系統控制模型仿真
        搭建好模型之后,利用Matlab/Simulink中的模糊控制工具箱建立器與常規PID控制器,并分別搭建仿真模型進行仿真。根據控制要求以及參數整定值,得到模糊控制及常規控制的響應曲線,如圖5所示。

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        3 結論
        以上仿真結果表明:控制器參數的變化對系統的控制性能有很大影響,要合理選取參數,獲得最佳PID控制特性。采用模糊控制算法,系統響應速度快,穩態性能好,具有較強的魯棒性,這是常規PID控制難以實現的,對于上的液壓控制系統有著較強的實際應用。

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