基于MatIab的模糊PID控制系统设计及仿真.doc
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1、基于MatIab的模糊PID控制系统设计及仿真PID控制作为经典控制至今仍被广泛应用,面对精确数学模型时,PID控制能取得令人满意的效果。但在实际应用中,当被控对象数学模型变化时,难以实时调整PID参数,且大量被控过程机理复杂,被控对象数学模型建立复杂,其控制效果并不理想。模糊控制拥有智能化的特点,它不依赖对象的数学模型,对受控对象的时滞、非线性和时变性具有一定的适应能力。然而模糊控制的精度受到控制规则的限制还始终存在静差。模糊PID控制利用整定PID参数的经验来设计模糊控制器自动整定PID控制器的参数,从而使PID控制器以变应变。本文采用基于Matlab的模糊PID控制器控制锅炉液位,通过实
2、验仿真比较传统HD控制、模糊控制以及模糊PID控制的效果。1 被控对象选择被控对象选择经典的锅炉液位控制,国内外的电热锅炉液位控制主要采用传统PID控制。维持锅炉液位在预期正常范围内是锅炉系统安全运行的必要条件,也是衡量锅炉汽水系统物质是否平衡的标志。由文献得到某汽包水位在给水流量下的动态特性传递函数为2 模糊PID控制器设计自适应模糊PID控制器结构如图1所示,其以常规PID控制为基础,采用模糊推理的思想,将被控量的偏差e和偏差变化率ec作为二维模糊控制器的输入变量,PID中Kp,Ki,Kd的变化值作为输出,利用模糊控制规律在线整定PID各个参数,其中模糊控制部分包括模糊化、模糊推理计算和解
3、模糊化。在锅炉液位模糊PID控制系统中,模糊控制器采用二维的Mamdani控制器,模糊控制决策采用MaxMin,解模糊采用重心法。2.1 确定输入输出变量将偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制器的输入,PID控制器Kp,Ki,Kd的变化量作为输出。Kp,Ki,Kd的调整公式为式中,是Kp,Ki,Kd的初始参数,其由常规方法得到。将NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB设置为输入变量e及ec、输出变量Kp,Ki和Kd的模糊子集。输入变量e和ec的量化论域均为-6,6,输出变量Kp,Ki和Kd的基本论域和量化论域均定为-3,3,比例因子均为1。三角形函数在论域范围内分布均匀,其灵敏度较高,将其选作
4、系统的隶属度函数。2.2 建立模糊控制规则根据实际经验,参数Kp、Ki和Kd在不同e和ec下自调整需满足如下调整原则:(1)当误差|e|较大时,为使系统具有较好的快速跟踪性能,无论误差的变化趋势如何均应取较大的Kp和较小的Kd,同时为避免系统响应出现较大超调,应对积分作用加以限制,取较小的Ki值。(2)当误差|e|处于中等大小时,为使系统响应具有较小的超调,Kp应取小些,同时为保证系统的响应速度,Ki和Kd大小要适中。其中Kd的取值对系统响应的影响较大。(3)当误差|e|较小时,为保证系统具有较好的稳态性能,Kp和Ki应取的大些,同时为避免系统在设定值附近出现振荡,并考虑系统的抗干扰性能,当|
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- 基于 MatIab 模糊 PID 控制系统 设计 仿真
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