模糊 pid控制策略

模糊PID控制与传统PID控制有什么区别？？

模糊PID是通过模糊逻辑算法整定出来PID三个参数，具有自适应的特性，PID三个参数会应外界环境变化自动调节，以保证控制系统的稳定性，而传统的PID三个参数设定后是不变，不具备自适应的特性。模糊PID是一种智能PID，在工程已经成功应用，效果还比较理想

模糊控制就是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。

在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。

什么是自适应性

在日常生活中，所谓自适应是指生物能改变自己的习性以适应新的环境的一种特征。因此，直观地说，自适应控制器应当是这样一种控制器，它能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化。

什么是自适应系统？

你是问的自控中的自适应系统吗？在控制工程中自适应系统就是：假如输入是e(t)，控制器输出是u(t),扰动是d(t)，总输出是c(t)，这四个量又输入进一个叫做“辨识机构”的结构当中，作用就是对当前系统的参数进行辨识，然后此机构的输出与理想值进行比较，该比较的差值来调节“自适应机构”，“自适应机构”的输出给控制器，这样整个控制回路就建立起来了。在工业控制中，与自适应系统搭配的控制器大多是PID控制器，这样的控制系统在电子产品、工厂等有很多了

什么是模糊自适应控制策略

美国控制论专家L.A.Zadeh于1965年创立了模糊集理论，为描述、研究和处理模糊性现象提供了有力的数学工具。1974年，英国的E.H.Mamdani把模糊语言逻辑用于工业过程控制并获成功，标志着模糊控制的诞生。众所周知，经典控制理论解决线性定常系统的控制问题是很有效的。现代控制理论在军事科学、空间飞行等方面得到了成功的运用。但是，在工业生产中，却有相当数量的复杂过程难以实现自动控制，如那些非线性、大时延、强耦合、时变参数等复杂工业对象，以及那些难以获得数学模型或模型非常粗糙的工业系统等等，它们仍然以人工操作和人工控制为主。近年来的实践表明，上述难以实现自动控制的复杂的生产过程，如果采用模糊控制理论与计算机来实现自动控制，效果较好；若能采用基于过程状态模式识别的自校正（或自组织）控制策略或采用基于模糊模型辨识的自校正控制方法，效果更佳。

PID与模糊PID控制的概述

【摘要】本文介绍了PID控制器、模糊整定PID控制原理及其在MATLAB中的具体实现法，并进行了MATLAB仿真，直观地对比出专家PID和模糊PID控制器的动态性能以及之间的关系。

【关键字】专家PID控制 模糊PID控制 matlab仿真

一、概述

它用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，

Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。

其次，PID参数较易整定，即整定PID控制器，参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。

现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。

在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：

如果自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。

如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。另外，由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法，参数整定可靠与否存在很多问题。

因此，许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。

二、专家整定PID控制系统的实现原理

专家控制的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识，并以智能的方式

利用这些知识来设计控制器。利用专家经验来设计PID参数便构成专家PID控

第２９卷第１期　

２００７年２月　舰船科学技术　

ＳＨＩＰ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２９．Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．，２００７　

文章编号：１６７２—７６４９（２００７）０１—００９５—０４　

模糊ＰＩＤ策略在ＡＵＶ控制中的应用　

吴小平，冯正平，朱继懋　

（上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２０００３０）　

摘　要：　由于自治水下机器人（ＡＵＶ）动力学的非线性、模型参数以及海洋环境扰动的不确定性，基于常规　

ＰＩＤ控制的ＡＵＶ性能通常不够理想。本文应用模糊控制对ＰＩＤ控制器的参数进行在线调整，从而使ＰＩＤ控制器具有　自适应性以适应ＡＵＶ工况的变化，并应用此策略为小型ＡＵＶ　Ｓｕｂｚｅｒｏ　ＩＩＩ设计了自主航行控制系统，仿真结果验证了　

本策略的有效性。　关键词：　模糊控制：ＰＩＤ控制；自治水下机器人　

中图分类号：ＴＰ２７３　．４；ＴＰ３９１．９；ＴＰ２４２　文献标识码：　Ａ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ＡＵＶ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｕｚｚｙ　ＰＩＤ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　

ＷＵ　Ｘｉａｏ—ｐｉｎｇ，ＦＥＮＧ　Ｚｈｅｎｇ—ｐｉｎｇ，ＺＨＵ　Ｊｉ—ｍａｏ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００３０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＡＵＶｓ）ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ａ—　

ｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｍｏｄｅｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（ｅ．ｇ．ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　

ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ，ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＡＵＶｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ—ｉｎｔｅｇｒａｌ—ｄｅｒｉｖ—　

模糊PID控制综述

摘要：PID控制以其原理简单，使用方便，适应性强，制时精度低、抗干扰能力差等缺点，提出了一种参数自适应模糊PID控制方法。本文通过介绍模糊PID控制在几种不同系统应用的实例，以体现模糊PID控制有较强的鲁棒性、具有更好的动、静态性能和抗干扰能力。

关键词：PID、模糊控制、仿真

1． PID控制：

所谓 PID 控制，就是集成了比例、积分和微分的控制。比例控制器是自动控制原理中最典型的，用途也比较广泛，可以看作是个成比例的放大器。比例控制器最主要的优点是其简单性，但是它的缺点是存在有稳态误差。

消除稳态误差的方法可以用一个积分控制器，积分控制式：

其中，表示积分增益。

积分控制器的优点在于输出比例于积累的误差，缺点是会使系统的稳定性见效，原因是积分控制是在原点处增加了一个极点，而在前行通路增加极点则会使得原根轨迹向右半平面弯曲。

消除稳态误差还可以用微分控制器，微分控制式：

其中，表示微分增益。

微分控制器的优点是在误差变大之前就提供一个较大的校正，而缺点则是在误差不变化时，不产生输出控制，并且对噪声敏感，会放大高频噪声。

PID 控制器，顾名思义，就是综合了比例控制，积分控制和微分控制三者的特点，将这三种控制器联合起来使用所得到的控制器。PID 控制器可以消除单一控制器带来的缺点，可以表示为如下式：

式中，kp与表示比例增益，ki表示积分增益，kd表示微分增益。PID 控制器的设计过程中，其重点就是要选取合适的参数，以使得控制系统能够达到预期的控制目标。

2．模糊PID控制

PID 控制要求对控制器的参数进行严格的整定，使得当参数变化时，PID控制器参数不能随着被控对象的变化而作相应的调整，进行自我优化，导致系统超调量较大。

由于比例、积分和微分系数的数值固定，在变负载、慢时变参数的情况下，需要人工干预去重新整定控制器的参数，这既降低了工作效率，又增加了成本，且效果不佳。 为了实现较为精确的控制，引入了模糊算法，提高控制精度。利用模糊控制规则输出修正量(ΔKp、ΔKi、ΔKd)实时对PID进行参数修正,以满足不同误差和误差变化率对PID参数自调节的要求，从而使被控对象具有更加良好的动态特性和静态特性。