一种运动控制平台模糊PID控制策略仿真研究
本文给出了基于虚拟样机技术对机电系统研究的一般方法和步骤。从而对模糊PID的设计过程以及仿真结果进行了比较，体现了设计与仿真方法各自的特点。通过比较，在仿真参数设置一致的情况下，所得的仿真结果基本一致，验证了模型的正確性和可行性。
标签：模糊PID;虚拟样机技术;同步电机数学模型
1. 引言
在实际应用中的机械设备绝大多数都受到随时间和空间变化的负载作用（如力，扭矩等）及意外冲击的影响。在进行仿真研究时，由于变载荷系统模型的负载存在严重的非线性，在不同的状态下，模型参数存在比较大的变化，负载的量及其转动惯量都存在较大的变化，使得模型难以全面、准确地反映整个运动控制过程中被控对象的特征和运动属性。因此，对机械变载[1]的准确描述具有极其重要的科学意义和现实意义。某运动控制平台由于其特殊的工况和复杂的运动，使得其所受负载很难用传统的数学方法来描述，加上舰载运动控制平台要求运动控制平台具有较高的调转速度，较高共振频率，传动平稳和较高传动效率。这就要求我们建立精确的机械模型，采用先进的算法和控制方法来仿真系统的整个运动控制过程。虚拟样机技术是一种全新的机械设计方法，在制造物理样机之前，设计师利用计算机技术建立机械系统的数字化模型，仿真分析了解系统的性能，并以图形的方式显示该系统在真实工程条件下的静态和动态特性，从而修改并得到最优设计方案。
2. 永磁同步电机的数学模型
永磁同步电机的数学模型[6]由电压方程、转矩方程、运动方程等组成，这些是分析永磁同步电机的基础。数学模型建立的准确与否，决定了系统的控制性能的好坏。我们将忽略一些对数学模型影响不大的参数，如忽略铁芯、不计涡流和磁滞损耗、永磁体磁导率为0、转子没有阻尼绕组等，这样我们可以将永磁同步电动机等效为图1所示， 为转子和a相之间的角度。
图1 PMSM等效结构图
永磁同步电机的物理方程为：
（1）
（2）
基于S函数的模糊整定PID控制器的设计及
仿真
IX自动化技术与应用》2007年第26卷第2期
.
m业控制与应用
ndustryControlandApplications
基于S函数的模糊整定PID控制器的设计及仿真
李娟
(西北第二民族学院设计艺术系,宁夏银/II75002I)
摘要:针对工业过程控制中被控对象往往为非线性，时变系统,常规的PID控制对
于这样的系统的控制效果不是很理想,提出了
模糊整定PID控制算法,并且在Matlab下利用S函数实现了模糊整定PID控制器
的设计及仿真，并将该方法用于激光晶体
生长系统的直径调节器中，结果表明，该系统对纯滞后，参数时变的激光晶体生长
系统有很好的控制作用.
关键词:S函数;模糊控制;PID控制
中图分类号:TP273.4文献标识码:A文章编: 10037241 (2007)02002604
DesignandSimulationofaFuzzyTuning
PIDControllerwithS.functions
LUuan
(DepartmentofDesign&^rt.TheSecondNorthwestUniversityForMinorities.Y^ch
uan750021,China)
Abstract:ThispaperintroducesafuzzytuningPIDcontrollerdesignedbyusingS-Functionin
Malab.Thecontorllerisusedfor
diametercontroloflasercrystalgrowthsystem.Experimentshowsthatthemethodissuitablef
orthesystemwith
nonlinear,greatinertia,purehysteresisandtime—varyingcharacteristics.
模糊控制论文—
参数自整定模糊PID控制器设计
时间 2010年6月16日
参数自整定模糊PID控制器设计
【摘要】在借鉴传统PID控制应用工业现场基础上，引进模糊规则的调用方式。根据偏差绝对值和偏差变化率绝对值的改变，在线调节PID参数，最后进行MATLAB仿真，经过比较传统PID控制与模糊PID动态性能的差异，验证模糊PID动态性能得到明显的改善。
【关键词】模糊PID、控制器、Matlab仿真（Simulink）
传统PID (比例、积分和微分)控制原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛应用于各种工业过程控制领域。但是PID控制器也存在参数调节需要一定过程，最优参数选取比较麻烦的缺点，对一些系统参数会变化的过程，PID控制就无法有效地对系统进行在线控制。不能满足在系统参数发生变化时PID参数随之发生相应改变的要求，严重的影响了控制效果。本篇文章介绍了对模糊PID控制性能改善，它不需要被控对象的数学模型，能够在线实时修正参数，使控制器适应被控对象参数的任何变化。并对其进行仿真验证，结果表明模糊PID控制使系统的性能得到了明显的改善。
1、传统PID与模糊PID的比较
PID控制
PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时，采用PID控制技术最为方便。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心。它是根据被控过程的特性来确定PID控制器的参数大小。PID控制原理简单、易于实现、适用面广，但PID控制器的参数整定是一件比较困难的事。合理的PID参数通常由经验丰富的技术人员在线整定。在控制对象有很大的时变性和非线性的情况下，一组整定好的PID参数远远不能满足系统的要求。为此，需要引入一套模糊PID控制算法。
模糊PID控制
所谓模糊PID控制器，即利用模糊逻辑算法并根据一定的模糊规则对PID控制的比例、积分、微分系数进行实时优化，以达到较为理想的控制效果。模糊PID控制共包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊、PID控制器等几个重要组成部分。计算机根据所设定的输入和反馈信号，计算实际位置和理论位置的偏差E以及当前的偏差变化EC，并根据模糊规则进行模糊推理，最后对模糊参数进行解模糊，输出PID控制器的比例、积分、微分系数。
北京理工大学珠海学院2012届本科生毕业设计
基于模糊PID的控制器的仿真设计
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北京理工大学珠海学院2012届本科生毕业设计
毕业设计
诚信承诺书
本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计《基于模糊 PID的控制器的仿真设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
承诺人签名：
日期： 年 月 北京理工大学珠海学院2012届本科生毕业设计
I
基于模糊PID的控制器的仿真设计
摘 要
PID（比例 积分 微分）控制具有结构简单、稳定性能好、可靠性高等优点,尤其适用于可建立精确数学模型的控制系统。而对于一些多变量、非线性、时滞的系统，传统的PID控制器并不能达到预期的效果。
随着模糊数学的发展，模糊控制的思想逐渐得到控制工程师们的重视，各种模糊控制器也应运而生。而单纯的模糊控制器有其自身的缺陷—控制效果很粗糙、控制精度无法达到预期标准。但利用传统的PID控制器和模糊控制器结合形成的模糊自适应的PID控制器可以弥补其缺陷；它将系统对应的误差和误差变化率反馈给模糊控制器进而确定相关参数，保证系统工作在最佳状态，实现优良的控制效果。
论文介绍了参数自适应模糊PID控制器的设计方法和步骤。并利用MATLAB 中的SIMULINK 和模糊逻辑推理系统工具箱进行了控制系统的仿真研究，并简要地分析了对应的仿真数据。
关键词：经典PID控制 模糊控制 自适应模糊PID控制器 参数整定 MATLAB仿真
北京理工大学珠海学院2012届本科生毕业设计
II
The simulation and design-based fuzzy PID control
