基于模糊理论与常规PID控制的模糊PID控制方法研(3)

山东电力技术

2009年第6期（总第170期）

SHANDONG DIANLI

JISHU

图2

自适应模糊PID 控制器框图

（3）当e （k ）与ec （k ）同号时，被控量朝着偏离给定值的方向变化；而e （k ）与异号时被控量朝着接近给定值的方向变化。因此，当被控量接近给定值时，反号的比例作用阻碍积分作用，因而避免了积分超调及随之带来的振荡，但被控量远未接近给定值并向给定值变化时，则由于这两项反向，将会减慢控制过程。在e （k ）较大，ec （k ）为负值时，k p 取负值，这样可以加快控制的动态过程。

（4）当ec （k ）很大时，k p 应该取小值，k i 取值应大些，反之亦然。

（5）微分环节主要用来控制偏差变化ec （k ），减小超调，克服振荡。

我们运用模糊数学的基本原理和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊规则以及有关信息（如初始PID 参数等）作为知识存入计算机知识库中，然后计算机根据控制系统的实际响应情况，运用模糊推理，即可自动实现对PID 参数的最佳调整，这就是模糊自适应PID 控制。

自适应模糊PID 控制器以误差e 和误差变化ec 作为输入，可以满足不同时刻的e 和ec 对PID 参数自整定的要求。利用模糊控制规则在线对PID 参数进行修改，便构成了自适应模糊PID 控制器。PID 参数模糊自整定是要找出PID 三个参数与e 和ec 的之间的模糊关系。

我们把e 和ec 作为模糊控制器的输入，把PID 三个参数作为控制器的输出。模糊控制器设计的核心是总结工程设计人员的技术知识和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到针对PID 三个参数分别整定的控制表。

4仿真比较

一阶线性定常加纯滞后系统G （s ）＝ke

-τs

TS ＋1

是工

业.中常见模型。本文所采用的控制对象模型为G

（s ）＝20e -8s

15s ＋1

，采样周期为T=2s ，阶跃输入为R =1.0。

分别采用PID 控制算法和模糊控制算法进行仿真，仿真结果如图（3）（4）所示。

由图可见，两个图的上升阶段都有个时间延迟，模糊控制方法与传统的PID 控制方法相比，系统的超调量减小，响应速度加快，调节时间缩短，并且

提高了系统的动态性能

。

图3

PID

控制输出曲线

图4

模糊控制输出曲线图5自适应模糊PID 控制器输出曲线

最后我们采用模糊PID 控制算法和模糊控制算

法对一阶线性定常加纯滞后系统进行仿真，仿真结果如图（5）所示。由图可知模糊PID 控制比起前两种控制方法具有更好的系统动态性能。控制品质指标优于传统PID 以及模糊PID ，特别在（下转第63页）

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