模糊PID控制方法研究

精品文档---下载后可任意编辑Fuzzy PID Controller2 模糊控制器的设计2.1 模糊控制器的基本原理2.1.1 模糊控制器的原理模糊控制(Fuzzy Control)是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它从行为上模仿人的模糊推理和决策过程。模糊控制是先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号通过模糊规则模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，进行解模糊化，最后将解模糊后得到的输出量加到执行器上。图 2-1 是模糊控制原理框图。图 2-1 模糊控制原理框图2.1.2 模糊控制器的组成在整个控制器中，模糊控制器是整个控制系统的核心，所采纳的模糊规则、合成推理算法和模糊决策的方法等都是决定整个控制器优劣的因素。其组成如图 2-2： 图 2-2 模糊控制器的组成框图模糊化接口是模糊控制器的输入借口，主要作用是将真实的确定量输入转换为一个模糊矢量。数据库和规则库共同组成了控制器的知识库，数据库中存放的是所有输入、输出变的的全部模糊子集的隶属度矢量值（即经过论域等级离散化以后对应值的集合）。在规则推理的模糊关系方程求解过程中，向推理机提供数据。规则库是对人类长期经验的总结，将其转化成模糊控制算法，为推理机提供控制规则。推理是模糊控制器中，根据输入模糊量，模仿人类推断时的模糊概念，运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论，而得到模糊控制讯号。此部分是模糊控制器的精髓所在。解模糊借口是将推论所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，做为系统的输入值。2.2 模糊控制器的设计步骤通过对模糊控制器原理的讨论，得出设计模糊控制器主要包括以下几项内容：（1）确定模糊控制器的输入变量和输出变量（即控制量）。输入变量为误差 e 以及误差变化ec，输出变量为控制量 u。e，ec，u 的模糊集均为：｛NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB｝。e，ec 的论域均为：｛-3，-2，-1，0，1，2，3｝。u 的论域为：｛-4.5，-3，-1.5，0，1，3，4.5｝。（2）定义输入、输出隶属函数。（3）建立模糊控制规则。（4）建立模糊控制表。（5）模糊推理。（6）反模糊化。2.3 模糊控制器的程序仿真2.3.1 输入量和输出量的程序及仿真设定 e 的范围、隶属度函数的程序：a=addvar(a,'input','e',[-3,3]); a=addmf(a,'input',1,'NB','zmf',[-3,-1]);a=addmf(a,'input',1,'NM','trimf',[-3,-2,0]);a=addmf(a,'input',1,'NS','trimf',[-3,-1,1]);a=addmf(a,'input',1,'Z','tr...