模糊控制器matlab仿真

基于MATLAB的PID控制系统参数调节的仿真分析

1、引言

PID控制是最早发展的自动控制策略之一，PID控制系统由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。具有简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制的参数自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

本文首先从PID理论出发，建立模型，讨论系统的稳定性，快速性，准确性。利用MATLAB对PID控制的参数进行仿真，设计不同的参数，以使系统满足所要求的性能指标。

2、 控制领域有一个很重要的概念是反馈， 它通过各种输出值和它们各自所需值的实时比较的度量—各种误差，再以这些误差进行反馈控制来减少误差。这样形成的因果链是输入、动态系统、输出、测量、比较

沈阳化工大学

本科毕业论文

题 目： 基于MATLAB的模糊PID控制器的设计及其实现_ 院 系： 信息工程学院_____________ __ 专 业： 电气工程及其自动化_____________ 班 级： 电气 0703__________________ 学生姓名： 李辰龙____________________ 指导教师： 刘 晶____________________

论文提交日期：2011年6月27日 论文答辩日期：2011年6月28日

毕业设计（论文）任务书

电气工程及其自动化专业

0703班 学生：李辰龙

毕业设计（论文）题目： 基于MATLAB的模糊PID控制器的设计及其实现 毕业设计（论文）内容： 1. 学习模糊控制理论； 2. 学习MATLAB仿真软件； 3. 设计fuzzy-PID仿真控制系统 毕业设计（论文）专题部分： 模糊PID MATLAB仿真控制系统的设计

起止时间

基于Matlab模糊控制器HDL代码的自动生成

诸葛俊贵

（上海师范大学精密机电系统与控制工程研究室，上海201418）

摘

要

以水箱液位控制为例，提出了一种基于Matlab的模糊控制器HDL代码自动生成方法，生成的代码可以

移植到FPGA控制系统上。该方法分4个步骤：（1）利用Matlab的FuzzyLogic工具箱设计模糊控制器。（2）将模糊控制器转换为LookupTable的形式。（3）将制作好的控制器查找表用状态机实现。（4）用HDLCoder将状态机实现的模糊控制器翻译成HDL代码。

关键词

FPGA；Matlab；Simulink；模糊控制器；LookupTable；状态机；HDLCoder

TP273+.4

文献标识码

A

文章编号1007－7820（2012）01－042－04

中图分类号

FuzzyControllerHDLCodeAutomaticallyGeneratedBasedonMatlab

ZHUGEJungui

（LabofPrecisionMechano-electronicsSystemsandControlEngineering，ShanghaiNormalUniversity，Shanghai201418，China）

Abstrac

倒立摆离散型模糊控制器设计与仿真

1. 数学模型

θf

图1 倒立摆示意图

)为杆与垂线的夹角，f(N)为作用力，杆如上图1倒立摆示意图所示，θ(°的质量mp?0.1kg，杆和小车的总质量m?1.1kg，半杆长l?0.5m，重力加速度

g?9.8m/s2，采样周期T?0.02s。

其数学模型为：

?π/180)^2sinθ]180mgsinθ-cosθ[f+mpl(θ??=θ×2(4/3)ml-mplcosθπ

2. 离散模糊控制器的设计

（1）确定输入、输出变量，选择维数

本文为倒立摆控制系统设计了一个双输入、单输出结构的模糊控制器。模糊控制器系统的输入变量为系统设定θ0与实际测得θ之间的偏差e=θ0-θ及其偏差变化率Δe=ei-ei-1，输出语言变量为控制量u。

（2）确定基本论域和论域（比例因子）

e，Δe，u都是实数域上的连续变量，在该例中它们的变化范围分别为：e的范围为[-15,15]，Δe的范围为[-60,60]，u的范围为[-10,10]，将它们全部变换

Δe*，到离散论域{-6,-5-4,-3-1,0,1,2,3,4,5,6}，得到离散论域上的输入、输出变量e*，

u*。

（3）定义模糊集合及隶属函数表

对e*，Δe*，u*分别定义7

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 ...........

2007年7月第14卷第4期

文章编号:1671 7848(2007)04 0422 05

控制工程

ControlEngineeringofChinaJul.2007Vol.14,No.4

模糊Smith智能温度控制器的设计与仿真

陈 以,杨启伟

(桂林电子科技大学计算机与控制学院,广西桂林 541004)

摘 要:结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制的优点,提出了模糊Smith智能控制方法。用模糊控制方法设计了改进型Smith预估器的滤波时间常数,并制定了其整定规则和参数的模糊自适应调整机构。仿真研究表明,模糊Smith智能控制能改善参数时变的纯滞后系统的控制性能,提高系统控制时的鲁棒性与自适应性。关 键 词:模糊PID;Smith预估控制;模糊Smith;温度控制中图分类号:TP273 文献标识码:A

DesignandSimulationofFuzzySmithIntelligentTemperatureController

CHENYi,YANGQi wei

(CollegeofComputerandControl,GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin

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

【关键词】倒立摆 模糊控制 PID控制 模糊PID控制 MATLAB仿真

【英文关键词】Inverted pendulum Fuzzy control PID control Fuzzy PID control MATLAB Simulation

倒立摆论文：基于PID的二级倒立摆控制器的设计

【中文摘要】二级倒立摆系统是一个具有多变量、强耦合性、高度非线性的不稳定的系统，它可以反应出控制界当中的很多问题，例如：鲁棒性、可镇定性、跟踪性等。在控制领域当中，有很多的不稳定系统以及非线性系统，而倒立摆系统能够对这样的系统进行检验，所以倒立摆系统是控制领域当中学者研究的热点之一。倒立摆的控制方法也在军事、机器人等领域中得到了广泛性的应用。第一章简单介绍了倒立摆系统研究的历史与现状，并阐述了在不同时期所取得的成果。因为本文设计的是模糊PID控制器，所以在接下来的章节中我们首先要做的就是相关理论的准备工作。准备的内容包括：PID理论、模糊理论等相关知识的介绍。之后用拉格朗日函数方法建立一个二级倒立摆的数学模型，根据这个模型求出它的状态与输出两个方程，用现代控制理论对该系统的稳定性、可控制性、能观测性进行分析，同

智 能 控 制 实 验 报 告

模糊控制器的仿真

一．实验目的

1.了解模糊控制的原理

2.学习Matlab模糊逻辑工具箱的使用 3.使用工具箱进行模糊控制器的仿真 二．实验设备

1.计算机

2.Matlab软件

3.window 7操作系统 三．实验原理

模糊逻辑控制又称模糊控制，是以模糊集合论，模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一类计算机控制策略，模糊控制是一种非线性控制。图1-1是模糊控制系统基本结构，由图可知模糊控制器由模糊化，知识库，模糊推理和清晰化（或去模糊化）四个功能模块组成。 针对模糊控制器每个输入，输出,各自定义一个语言变量。因为对控制输出的判断，往往不仅根据误差的变化，而且还根据误差的变化率来进行综合评判。所以在模糊控制器的设计中，通常取系统的误差值e和误差变化率ec为模糊控制器的两个输入，则在e的论域上定义语言变量“误差E” ，在ec的论域上定义语言变量“误差变化EC” ；在控制量u的论域上定义语言变量“控制量U” 。

通过检测获取被控制量的精确值，然后将此量与给定值比较得到误差信号e，对误差取微分得到误差变化率ec，再经过模糊化处理把分明集输入量转换为模糊集输入量，模糊输入变量根据预先设定的模糊规则，

题目自适应模糊PID控制器的MATLAB的设计

学生姓名

学号

专业班级

指导教师

学院电气工程与信息工程学院

答辩日期

2

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。

本设计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；自适应模糊PID控制器；参数整定；MATLAB仿真

I

ABSTRACT

PID(Proportion Integration Differentiation)control，with lots