模糊PID控制器的設計與仿真研究

摘要：本文把MATLAB中的Fuzzy Toolbox和SIMULINK結合起來，討論了模糊邏輯控制器的設計與仿真問題，以實現PID控制器參數的自調整，提高系統控制的精度。仿真結果表明，模糊PID控制器明顯改善了系統的動態性能和穩態性能，使系統控制達到了滿意的效果，對系統控制和系統的調整具有一定理論價值。
關鍵詞：模糊PID控制器；SIMULINK；參數調整；仿真

0 引言
在工業生產過程中，許多被控對象隨著負荷變化或干擾因素的影響，其對象特性參數或結構發生改變，而且現代工業生產過程往往都是時變、非線性、大時滯的復雜系統，系統的精確數學模型往往難以獲得，經典的PID控制方法遇到了難以克服的困難，而且在實際生產現場，由于常規PID參數整定方法繁雜，其參數整定不良、性能欠佳，對運行工況的適應性差。
人們一直在尋求PID參數調整的自適應技術，以適應復雜的工況和高指標的控制要求。隨著控制理論和計算機技術的發展，人們利用人工智能的方法將操作經驗作為知識存入計算機中，根據現場實際控制情況，計算機能根據工況和控制要求自動調整PID參數，實現PID的智能控制。本文將模糊控制與PID控制結合起來，構造自適應模糊PID控制器，實現PID參數的最佳調整，以增強系統對不確定因素的適應性。

1 自適應模糊PID控制器的設計
以常規PID控制為基礎，采用模糊推理理論，將被控制量的偏差e和偏差變化率ec作為二維模糊控制器的輸入變量，通過模糊控制器的輸出變量，利用模糊控制規則在線調整PID各參數，便構成了自適應模糊PID控制系統。自適應模糊PID控制器結構框圖如圖1所示。