模糊控制PID设计大作业

参考教材中例子设计一包含了模糊技术与 PID 技术的混合智能控制器，其被控对象为：采样时间为 1ms，编写 matlab 仿真程序，确定其在阶跃输入的响应结果，并与经典PID 控制仿真结果相比较。要求详细描述控制系统的设计，控制系统工作流程，模糊系统中的输入输出的隶属函数设计及其采纳的模糊规则，分析仿真结果并进行总结。表 1 Δkp 的模糊规则表 NBNMNSZOPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMPSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB表 2 Δki 的模糊规则表 NBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMNSZOZONMNBNBNMNSNSZOZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNMNSZOPSPMPMPSMNNSZOPSPSPMPBeceΔkpeceΔkiPMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB表 3 Δkd 的模糊规则表 NBNMNSZOPSPMPBNBPSNSNBNBNBNMPSNMPSNSNBNMNMNSZONSZONSNMNMNSNSZOZOZONSNSNSNSNSZOPSZOZOZOZOZOZOZOPMPBNSPSPSPSPSPBPBPBPMPMPSPSPSPBKp,ki,kd 的模糊控制规则表建立好以后，可根据以下方法进行 kp,ki,kd 的自适应校正。将系统误差 e 和误差变化 ec 变化范围定义为模糊集上的论域，即 e，ec = {-3，-2，-1,0,1,2,3},其模糊子集为 e，ec = {NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},子集中元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。应用模糊合成推理设计PID 参数的整定算法。第 k 个采样时间的整定为Kp(k)=kp0+Δkp(k)Ki(k)=ki0+Δki(k)Kd(k)=kd0+Δkd(k)在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对 PID 参数的在线自校正。其工作流程图如下图所示。eceΔkd入口取 当 前 采 样值e(k)=r(k)-y(k)ec(k)=e(k)-e(k-1)e(k-1)=e(k)e(k),ec(k) 模糊化模糊整定Δkp,Δki,Δkd计算当前 kp,ki,kdPID 控制器输出返回图 1 误差的隶属函数图 2 误差变化率的隶属函数图 3 kp 的隶属函数图 4 ki 的隶属函数图 5 kd 的隶属函数图 6 模糊系统的结构图 7 模糊推理系统的动态仿真环境在程序中，利用所设计的模糊系统进行 PID 控制参数的整定，并利用模糊PID 控制进行阶跃响应，在第 300 个采样时间时控制器输出端加上的干扰，响应结果及 PID 控制参数的自适应变化如图 8 到 13 所示。图 8 模糊 PID 控制阶跃响应图 9 模糊 PID 控制误差响应图 10 控制器输入 u图 11 kp 的自适应调整图 12 ki 的自适应调整图 13 kd 的自适应调整在对三阶线性系统的控制中，利用稳...