2022年常规pid控制器与模糊控制器的比较 .pdf

上机实验已知系统的传递函数为G(S)=1/(10S+1)e-0.5s。假设系统给定为阶跃值r=30，系统的初始值 r(0)=0试分别设计常规 PID 控制器和模糊控制器。常规 PID 控制器的设计：利用 Ziegler-Nichols整定公式整定 PID 调节器的初始参数表 1. 调节器 Ziegler-Nichols整定公式KP TI TD P /()TKPI 0.9/()TK3.3PID 1.2/()TK2.20.5由公式可得P=18 Ti=1.65 Td=0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - SIMULINK仿真图设定仿真时间为 10s 仿真结果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 模糊控制器的设定1 在 matlab 命令窗口输入“ fuzzy ” 确定模糊控制器结构：即根据具体的系统确定输入、输出量。选取二维控制结构，即输入为误差e 和误差变化 ec，输出为 u 如下图所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 输入输出变量的模糊化： 即把输入输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合。首先我们要确定描述输入输出变量语言值的模糊子集，如NB，NM ，NS ，ZO ，PS ，PM ，PB，并设置输入输出变量的论域，然后我们为模糊语言变量选取相应的隶属度函数。如下图所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 模糊推理决策算法设计： 即根据模糊控制规则进行模糊推理，并决策出模糊输出量。首先要确定模糊规则，即专家经验。如图。制定完之后， 会形成一个模糊控制规则矩阵， 然后根据模糊输入量按照相应的模糊推理算法完成计算，并决策出模糊输出量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4对输出模糊量的解模糊：模糊控制器的输出量是一个模糊集合，通过反模糊化方法判决出一个确切的精确量，反模糊化方法很多，我们这里选取重心法。SIMULINK仿真图在模糊控制器的输入和输出均有一个比例系数，我们叫它量化因子， 它反映的是模糊论域范围与实际范围之间的比例关系，这里模糊控制器输入的论域范围均为-6 ，6 ，假设误差的范围是 -10 ，10 ，误差变化率范围是 -100 ，100 ，控制量的范围是 -24 ，24 ，那么我们就可以算出量化因子分别为0.6 ，0.06，8。量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 化因子的选取对于模糊控制器的控制效果有很大的影响，当输出量化因子调为10 控制效果更好。仿真曲线常规 PID 控制器和模糊控制器的比较由仿真结果可见两种控制器对系统的各项性能指标都有了改进，常规 PID 还是有超调量，模糊控制器的超调量几乎为零。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -