液壓位置伺服系統的模糊PID控制研究

　　本文使用模糊控制方法實現對PID參數的在線調整，模糊控制的輸入為誤差 和誤差變化率 ，輸出為PID三個參數的調整量△kp 、△ki和△kd。根據液壓位置伺服系統設定 的基本論域為[0.6,0.6], 的基本論域為[0.3,0.3]，其對應模糊論域均取為｛-3,-2,-1,0,1,2,3｝，故量化因子 現取誤差e和誤差變化率ec的模糊集E, EC=｛NB,NM,NS,Z,PB,PM,PB｝,且其隸屬度函數均如圖3所示：

圖3 誤差的隸數函數

　　模糊控制的輸出△kp 、△ki和△kd的模糊論域分別為｛-3,-2,-1,0,1,2,3｝、｛-0.06,

　　-0.04,-0.02,0,0.02,0.04,0.06｝、｛-0.3,-0.2,-0.1,0,0.1,0.2,0.3｝，并且其模糊集均為｛NB,NM,NS,Z,PB,PM,PB｝。三個輸出變量的隸屬函數同輸入誤差 和誤差變化率 相同，都用三角函數，在此不一一列出。

　　在對精確量進行模糊化后，根據各量的模糊集和隸屬函數，采用MAX-MIN模糊推理可以分別推導出模糊輸出變量△kp 、△ki和△kd的模糊規則表，其中很重要的一點是必須根據理論知識和工程經驗考慮PID三個參數的作用及相互間的關系。

　　根據表1、2、3的模糊規則推理出的模糊輸出量，通過反模糊化即可得到PID三參數的實際精確量，從而實現對PID的在線調整。為實現更好的模糊控制效果，本文使用取中位數的反模糊化方法。

4. MATLAB仿真結果

　　選取DYC1-40L型電液伺服閥，其參數為：q_n=40L/min，實際供油壓力。液壓缸參數為：。在Matlab中利用Simulink建立PID控制與模糊PID控制的階越響應仿真模型，并加入幅值為1的白噪聲干擾來仿真模型的時變。仿真波形如下圖：

5. 結論

　　仿真結果顯示，PID設定參數相同的情況下，加入模糊控制實時修正PID的參數，可以更好的控制被控對象。由圖4、圖5可以看到，PID參數一旦固定，在時變狀況下的適用性受到很大制約，而模糊PID通過在線自調整參數，使控制性能一直保持在最優狀態下，有更好的控制精度和魯棒性。此外，在調整模糊控制參數時，應特別重視量化因子與比例因子的作用。