新型PID模糊控制器的結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用研究.pdf

1、九十年代以來(lái)，一些學(xué)者開(kāi)始分析和研究模糊控制器的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從理論上認(rèn)真探討模糊控制器的本質(zhì)特性等一系列根本性的問(wèn)題，并與傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行比較，分析模糊控制器各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)控制性能的影響，成為模糊控制領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　 研究表明：模糊PI控制器對(duì)高階被控過(guò)程動(dòng)態(tài)控制性能較差，而模糊。PD控制器常會(huì)產(chǎn)生較大的穩(wěn)態(tài)誤差。因此，為改進(jìn)模糊控制器的控制性能，不斷有新型的PID型模糊控制器提出，并與結(jié)構(gòu)分析以及穩(wěn)定性分析相結(jié)合，成為

2、模糊控制應(yīng)用研究的新課題。
　　 雖然，模糊控制器的設(shè)計(jì)方法比較成熟并已經(jīng)在實(shí)際中獲得了大量的應(yīng)用，但對(duì)模糊控制器的參數(shù)分析和參數(shù)整定的研究主要按試湊法得到的，其取值缺乏理論依據(jù)。
　　 針對(duì)這些情況，本文主要做了以下幾方面工作：
　　 1.通過(guò)對(duì)常規(guī)PID控制器的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)出一種新型的二維PID模糊控制器，其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)稱為：fuzzy PI+fuzzy ID型。通過(guò)對(duì)該fuzzy PI+fuzzy ID型P

3、ID模糊控制器的結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)用相平面法解析模糊控制器的性能特點(diǎn)，給出與常規(guī)PID控制器系數(shù)KP、KI、KD之間的解析關(guān)系，得出該模糊控制器具有和常規(guī)PID類似的結(jié)構(gòu)，并具有非線性特性。該P(yáng)ID模糊控制器控制精度高、過(guò)程簡(jiǎn)易、計(jì)算量小，該模糊控制器結(jié)構(gòu)和算法簡(jiǎn)單，易于在線解析實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明該P(yáng)ID模糊控制器的優(yōu)越性。
　　 2.設(shè)計(jì)出另外一種新型的二維PID模糊控制器，其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)稱為：fuzzy PD+fuzzy ID型。根

4、據(jù)模糊規(guī)則的圖解分析，提出fuzzy ID控制器的輸入變量(偏差和偏差變化加速率)與輸出變量之間的控制結(jié)構(gòu)，并確定兩控制器的模糊控制規(guī)則的相似性。通過(guò)對(duì)上述fuzzy PD+fuzzy ID型PID模糊控制器進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析，求得系統(tǒng)在各工作區(qū)間的控制器輸出計(jì)算公式，得出該模糊控制器具有和常規(guī)PID類似的結(jié)構(gòu)，并具有非線性特性。仿真結(jié)果表明fuzzy PD+fuzzy ID型PID模糊控制器的有效性。
　　 3.提出一種模糊控

5、制器的參數(shù)分析方法，對(duì)模糊控制器的參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的分析，定義了：(1)輸入輸出變量的論域值L為系統(tǒng)設(shè)定值r(kt)的絕對(duì)值。(2)輸出量化因子Gu值為常規(guī)PID控制器的參數(shù)KP、KI、KD之間最大值的β倍。(3)在滿足上述兩條件下，給出了模糊控制器的輸入量化因子GP、GI、GD和常規(guī)PID控制器參數(shù)KP、KI、KD之間的關(guān)系。
　　 4.結(jié)合幅值裕度和相位裕度法，給出了不同于已有文獻(xiàn)的模糊控制器的參數(shù)整定方法。仿真結(jié)果表明能有效