模糊PID自整定控制算法简单理解.pdf

BA_WANG_MAO 整理 模糊PID 自整定控制算法简单理解 模糊控制PID 的参数自调 原理：CPU 根据系统偏差 （偏差＝给定－反馈），和偏差变化率 （偏差变 化率＝当前周期偏差－上周期偏差）查询相应的模糊控制表，得到Kp，Ki ，Kd 三个参数的整定值，然后 进行PID 运算，真正的运用到实际中也就是一张模糊控制查询表，然后就是查表了，也很简单，关键是表 的建立还有专家经验的问题等。 单片机模糊PID 自 定控制算法的实现及仿真 1 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 BA_WANG_MAO 整理 单片机模糊PID 自整定控制算法的实现及 仿真 作者：冯桂宁 蒋翔俊 引言 由于液压伺 系统的固有特性(如死区、泄漏、阻尼系数的时变性以及负载干扰的存在) ，系统往往会 呈现典型的不确定性和非线性特性。这类系统一般很难精确描述控制对象的传递函数或状态方程，而常规 的PID 控制又难以取得良好的控制效果。另外，单一的模糊控制虽不需要精确的数学模型，但是却极易在 平衡点附近产生小振幅振荡，从而使 个控制系统不能拥有良好的动态品质。 本文针对这两种控制的优缺点并结合模糊控制技术，探讨了液压伺 系统的模糊自整定PID 控制方法， 同时利用MATLAB 件提供的Simulink 和Fuzzy 工具箱对液压伺 调节系统的模糊自整定PID 控制系统 进行仿真，并与常规 PID 控制进行 了比较。此外，本文还尝试将控制系统通过单片机的数字化处理，并 在电液伺 实验台上进行了测试，测试证明：该方法能使系统的结构简单化，操作灵活化，并可增强可靠 性和适应性，提高控制精度和鲁棒性，特别容易实现非线性化控制。 1、模糊PID 自整定控制器的设计 本控制系统主要完成数据采集、速度显示和速度控制等功能。其中智能模糊控制由单片机完成，并采 用规则自整定PID 控制算法进行过程控制。 个系统的核心是模糊控制器，AT89C51 单片机是控制器的主 体模块。电液伺 系统输出的速度信号经传感器和A ／D 转换之后进入单片机，单片机则根据输入的各种 命令，并通过模糊控制算法计算控制量，然后将输出信号通过D ／A 转换送给液压伺 系统，从而控制系 统的速度。该模糊控制器的硬件框图如图1 所示。 单片机模糊PID 自 定控制算法的实现及仿真 2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 BA_WANG_MAO 整理 模糊控制器的主程序包括初始化、键盘管理及控制模块和显示模块的调用等。温度信号的采集、标度 变换、控制算法以及速度显示等功能的实现可由各子程序完成。 件的主要流程是：利用AT89C51 单片机 调A ／D 转换、标度转换模块以得到速度的反馈信号，然后根据偏差和偏差的变化率计算输入量，再由 糊PID 自整定控制算法得出输出控制量。启动、停止可通过键盘并利用外部中断产生，有按键输入则调用 中断 程序。该程序的流程图如图2 所示。 2、模糊控制器算法研究 采用模糊 PID 自整定控制的目的是使控制器能够根据实际情况调整比例系数Kp、积分系数Ki 和微 分系数Kd，以达到调节作用的实时最优。该电液伺 系统的Fuzzy 自整定PID 控制系统结构如图3 所示。 单片机模糊PID 自