自适应模糊控制原理

《系统辨识与自适应控制》

课程论文

基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究

学 院： 电信学院 专 业： 控制工程 姓 名： 王 晋 学 号： 102430111356

基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究

王晋

（辽宁科技大学 电信学院 鞍山）

摘 要：传统PID在对象变化时，控制器的参数难以自动调整。将模糊控制与PID控制结合，利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定。使控制器具有较好的自适应性。使用MATLAB对系统进行仿真，结果表明系统的动态性能得到了提高。

关键词: 模糊PID控制器；参数自整定；Matlab；自适应

0引言

在工业控制中，PID控制是工业控制中最常用的方法。但是，它具有一定的局限性:当控制对象不同时，控制器的参数难以自动调整以适应外界环境的变化。为了使控制器具有较好的自适应性，实现控制器参数的自动调整，可以采用模糊控制理论的方法[1]

模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而富有成果的领域。其中，模糊PID控制技术扮演了十分重要的角色，并目仍将成为未来研

《系统辨识与自适应控制》

课程论文

基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究

学 院： 电信学院 专 业： 控制工程 姓 名： 王 晋 学 号： 102430111356

基于Matlab的模糊自适应PID控制器仿真研究

王晋

（辽宁科技大学 电信学院 鞍山）

摘 要：传统PID在对象变化时，控制器的参数难以自动调整。将模糊控制与PID控制结合，利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定。使控制器具有较好的自适应性。使用MATLAB对系统进行仿真，结果表明系统的动态性能得到了提高。

关键词: 模糊PID控制器；参数自整定；Matlab；自适应

0引言

在工业控制中，PID控制是工业控制中最常用的方法。但是，它具有一定的局限性:当控制对象不同时，控制器的参数难以自动调整以适应外界环境的变化。为了使控制器具有较好的自适应性，实现控制器参数的自动调整，可以采用模糊控制理论的方法[1]

模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而富有成果的领域。其中，模糊PID控制技术扮演了十分重要的角色，并目仍将成为未来研

前 言

PID控制是比例(P)积分(I)微分(D)控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中，PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。在本世纪40年代以前，除在最简单的情况下可采用开关控制外,它是唯一的控制方式。PID 控制具有以下优点：

(1)原理简单，使用方便。

(2)适应性强，它可以广泛用于化工、热工、冶 金以及造纸、建材等各种生产部门。按PID控制进 行工作的自动调节器早已商品化。

(3)鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。

正是由于具有这些优点，在实际过程控制和运 动控制系统中，PID 控制都得到了广泛应用。据统 计，工业控制的控制器中PID类控制器占有90%以上。

PID控制结构简单、可靠性高，在工业控制中得到了广泛的应用。但是实际工业生产过程往往具有大滞后、非线性、时变不确定性，因此常规PID控制经常达不到理想的控制效果。因此，有必要提出一种算法简单且对被控对象数学模型要求不高的自适应 PID 控制器。

在控制系统里，如果难以获得被控制对象的数学模型，或者被控对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统，一般的PID控制难以达到预期的效果，而模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的

前 言

PID控制是比例(P)积分(I)微分(D)控制的简称。在生产过程自动控制的发展历程中，PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。在本世纪40年代以前，除在最简单的情况下可采用开关控制外,它是唯一的控制方式。PID 控制具有以下优点：

(1)原理简单，使用方便。

(2)适应性强，它可以广泛用于化工、热工、冶 金以及造纸、建材等各种生产部门。按PID控制进 行工作的自动调节器早已商品化。

(3)鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。

正是由于具有这些优点，在实际过程控制和运 动控制系统中，PID 控制都得到了广泛应用。据统 计，工业控制的控制器中PID类控制器占有90%以上。

PID控制结构简单、可靠性高，在工业控制中得到了广泛的应用。但是实际工业生产过程往往具有大滞后、非线性、时变不确定性，因此常规PID控制经常达不到理想的控制效果。因此，有必要提出一种算法简单且对被控对象数学模型要求不高的自适应 PID 控制器。

在控制系统里，如果难以获得被控制对象的数学模型，或者被控对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统，一般的PID控制难以达到预期的效果，而模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的

自适应控制理论综述

郭金虎

【摘要】论述了自适应控制理论的发展现状，总结了它的主要内容，提出了两种自适应控制的主要形式，并对其应用及发展做了全面的讨论。 【关键词】自适应控制；自动控制；现代控制理论

1概述

自适应控制是近年来在自动控制理论和工程的实践中都十分活跃的一门学科，设计具有真正自适应能力的控制系统是控制系统设计者追求的一个目标。因为在控制工程的实践中已经遇到了许多困难，诸如被控对象的动态未知或部分未知；动态特性随时间有未知漂移（时变性）；环境有噪声干扰；还有一种常见的情形，即被控对象的特性过于复杂（如非线性、分布参数、大滞后等），难以准确的描述被控对象，或者即使能描述被控对象，其数学模型也是十分复杂。在这些场合要想利用现有的控制理论（包括经典控制理论或现代控制理论）设计一个理想的控制系统是很困难的，有时甚至是不可能。所以能否设计出一种高性能的控制系统要求是，它能自动适应各种变化而不断修正自身的控制动作，已达到较满意的控制品质。

一个实际系统总存在某种不确定性，这种不确定性表征为描述系统本身的数学模型包含有未知或随机的因素。另外，系统在运行过程中，还会受到各种干扰因素的影响，这些影响也会使系统的动态特性发生变化，因此，

模糊自适应PID控制器及Simulink仿真

目 录

摘 要 ............................................... 1 ABSTRACT ............................................. 1

第一章 绪论 ..................................... 1

1.1 PID控制器的发展与应用 ................................ 1 1.2 PID控制器参数设置中存在的问题 ........................ 2 1.3模糊自适应PID控制器发展研究现状 ...................... 2 1.4 本文的主要工作........................................ 4

第二章 PID控制原理简介 .......................... 4

2.1引言 .................................................. 4 2.2 PID控制原理 ...........

２０１２年第３期（总第１７１期）应用能源技术

基于自适应模糊控制的制粉系统运行

优化与节能控制

钟挺

（巴陵石化分公司热电事业部，湖南岳阳４１４０１４）

摘要：针对巴陵石化热电装置制粉系统电耗偏高、煤粉细度不稳定、控制参数波动大等诸多问题，通过理论分析和实验相结合的方法，研究系统的最佳运行工况，再以非线性控制理论为基础，对整个制粉系统实施全局自动控制，确保制粉系统严格工作在最佳工况区域以及该制粉系统的长期可靠运行。有效地控制了煤粉的均匀度，降低了制粉电耗，减少了炉水排放，锅炉热效率提高１．６２％。

关键词：制粉系统；自适应模糊控制；最佳工况；多变量系统

中图分类号：眦７１．２文献标志码：Ｂ文章编号：１００９—３２３０（２０１２）０３—００２３—０４ＯｐｅｒａｔｉｏｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＥｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇＣｏ．ｎｔｒｏｌｏｆＰｕｌｖｅｒｉｚｅｄ

ＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ

ｏｎ

ＡｄａｐｔｉｖｅＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒｏｌ

ＺＨＯＮＧＴｉｎｇ

（ＴｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳＩＮＯＰＥＣＢａｌｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，Ｈｕｎａｎ４１４０１４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｅｃａｕｓｅＢＭｉｎｇＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｔｈｅｒｍｏｅｌｅ

辽宁科技学院毕业设计

第I页

模糊自适应整定PID控制器设计

内容摘要

PID（比例积分微分）控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点,尤其适用于可建立精确数学模型的控制系统。而对于一些多变量、非线性、时滞的系统，传统的PID控制器并不能达到预期的效果。

随着模糊数学的发展，模糊控制的思想逐渐得到控制工程师们的重视，各种模糊控制器也应运而生。而单纯的模糊控制器有其自身的缺陷—控制效果很粗糙、控制精度无法达到预期标准。但利用传统的PID控制器和模糊控制器结合形成的模糊自适应的PID控制器可以弥补其缺陷；它将系统对应的误差和误差变化率反馈给模糊控制器进而确定相关参数，保证系统工作在最佳状态，实现优良的控制效果。

论文介绍了参数自适应模糊PID控制器的设计方法和步骤。并利用MATLAB中的SIMULINK和模糊逻辑推理系统工具箱进行了控制系统的仿真研究，并简要地分析了对应的仿真数据。

关键词:经典PID控制，模糊控制，参数整定，MATLAB仿真

辽宁科技学院毕业设计

第II页

Self tuning fuzzy adaptive PID controller design

ABSTRACT

PID ( proportional integral

辽宁科技学院毕业设计

第I页

模糊自适应整定PID控制器设计

内容摘要

PID（比例积分微分）控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点,尤其适用于可建立精确数学模型的控制系统。而对于一些多变量、非线性、时滞的系统，传统的PID控制器并不能达到预期的效果。

随着模糊数学的发展，模糊控制的思想逐渐得到控制工程师们的重视，各种模糊控制器也应运而生。而单纯的模糊控制器有其自身的缺陷—控制效果很粗糙、控制精度无法达到预期标准。但利用传统的PID控制器和模糊控制器结合形成的模糊自适应的PID控制器可以弥补其缺陷；它将系统对应的误差和误差变化率反馈给模糊控制器进而确定相关参数，保证系统工作在最佳状态，实现优良的控制效果。

论文介绍了参数自适应模糊PID控制器的设计方法和步骤。并利用MATLAB中的SIMULINK和模糊逻辑推理系统工具箱进行了控制系统的仿真研究，并简要地分析了对应的仿真数据。

关键词:经典PID控制，模糊控制，参数整定，MATLAB仿真

辽宁科技学院毕业设计

第II页

Self tuning fuzzy adaptive PID controller design

ABSTRACT

PID ( proportional integral

题 目

(设计)

自适应模糊PID控制器的设计与仿真

学生姓名 ******* 学 号 *******

院 系 ******* 专 业 电气工程与自动化 指导教师 *******

二Ｏ一一年五月二十五日

毕业论文

目 录

1引言 ............................................................. 1 1.1 PID简介 .................................................... 1 1.2 模糊控制简介 ................................................ 2 1.3 本文研究的目的和意义 ........................................ 2 1.4 本文的内容与安排 ............................................ 3 2