模糊自適應PID控制結構

PID控制是一種線性控制，它根據該定值

連續(xù)情況

離散情況

模糊自適應PID控制，以誤差

PID控制有著原理簡單，使用方便，適應性強的特點，同時具有制時精度低、抗干擾能力差等缺點，模糊自適應PID控制是在PID算法的基礎上，以誤差

從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度、超調量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮，

微分作用系數(shù)

一般來說：

(1)當

(2)當

(3)當

另外主要還得根據系統(tǒng)本身的特性來制定規(guī)則 。

用于參數(shù)調整的模糊控制器采用二輸入三輸出的形式，該控制器是以誤差

根據各模糊子集的隸屬度賦值表和各參數(shù)模糊控制模型，應用模糊合成推理設計分數(shù)階PID參數(shù)的模糊矩陣表，算出參數(shù)代入下列公式計算：

式中：

首先利用FIS圖形窗口創(chuàng)建1個兩輸入（

一般來說，根據仿真結果可以得出，在對三階線性系統(tǒng)的控制中，利用穩(wěn)定邊界法進行參數(shù)整定的經典PID控制的超調量比模糊自適應PID控制的超調量要大，但模糊PID控制存在一定的穩(wěn)態(tài)誤差。模糊控制用模糊集合和模糊概念描述過程系統(tǒng)的動態(tài)特性，根據模糊集和模糊邏輯來做出控制決策，它在解決復雜控制問題方面有很大的潛力，可以動態(tài)地適應外界環(huán)境的變化。2100433B

自適應PID控制吸收了自適應控制與常規(guī)PID控制器兩者的優(yōu)點。

首先，它是自適應控制器，就是說它有自動辨識被控過程參數(shù)、自動整定控制器參數(shù)、能夠適應被控過程參數(shù)的變化等一系列優(yōu)點；

其次，它又具有常規(guī)PID控制器結構簡單、魯棒性好、可靠性高、為現(xiàn)場工作人員和設計工程師們所熟悉的優(yōu)點。自適應PID控制具有的這兩大優(yōu)勢，使得它成為過程控制的一種較理想的自動化裝置，成為人們競相研究的對象和自適應控制發(fā)展的一個方向。 2100433B

最常用的自適應控制算法有：最小方差自適應PID控制、極點配置自適應PID控制和零極點對消的自適應PID控制。

最小方差自適應PID控制的基本思想是：在每個采樣周期，以系統(tǒng)偏差的最小方差極小化為性能指標進行系統(tǒng)品質評價，通過引入在線辨識的最小二乘算法估計未知過程參數(shù)，依此來計算各采樣時刻的自適應PID控制量u(t)。

極點配置自適應PID控制的基本思想是：按照某種優(yōu)化策略選擇期望閉環(huán)極點分布，在每個采樣周期，通過加權遞推最小二乘法顯式地估計過程參數(shù)，并結合PID控制規(guī)律，求得含未知參數(shù)q0、q1和q2的系統(tǒng)閉環(huán)方程，然后利用系統(tǒng)特征多項式與期望特征多項式的恒等關系即可在線求得PID控制參數(shù)，進而求得各時刻控制器輸出u(t)。

零極點對消自適應PID控制的基本思想是：當被控過程參數(shù)未知時，在每個采樣周期，利用加權遞推最小二乘算法顯式地辨識過程模型，在以PID控制器傳遞函數(shù)中的零極點對消被控過程傳遞函數(shù)中的部分極零點，由此計算出各時刻的PID控制量，以使得閉環(huán)系統(tǒng)運行于良好的工作過程。

除上述外，還有其他自適應PID控制算法。

通過比較，模糊自整定PID控制器優(yōu)勢如下：

（1）模糊自整定PID控制器的參數(shù)調整較快。從系統(tǒng)響應上看，其穩(wěn)態(tài)響應過程比常規(guī)PID控制器快。

（2）通過比較可知，模糊自整定PID控制器能有效地抑制隨機干擾，能及時對PID控制器的參數(shù)進行在線調整，并以比常規(guī)PID控制器更小的誤差和更快的速度重新進入穩(wěn)態(tài)工作點，它的抗干擾特性要優(yōu)于常規(guī)PID控制器。

模糊自整定PID控制器具有方法簡便、調整靈活、實用性強等特點。仿真結果表明，模糊自整定PID控制器在線參數(shù)自整定能力強，對抑制干擾和噪聲是有效的，能提高控制系統(tǒng)的品質，具有較強的自適應能力和較好的魯棒性。2100433B