PID模糊控制器

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PD,PI,PID型的模糊控制器
PID(propotional integral differential)控制是最常用的经典控制方法,控制作用由偏差的比例、积分、微分三项之和给出,
如果控制作用中只包含比例和积分两项,则为PI控制,如果控制作用中只包含比
例和微分两项,则为PD控制。

PID控制中的比例增益、积分增益和微分增益
均为常数,一旦控制器设计好以后,在控制中不再改变,因此PID控制属于线性定常控制。

模糊控制本质上是非线性的,但是其输入变量也包括和,输出变量也有(位置输出)和(增量输出)两种形式,与PID控制的输入输出变量是完全相同的。

类比传统的PD,PI,PID控制,可将模糊控制器分为以下三种类型。

1.PD型的模糊控制器
前面讲的模糊控制器,输入都是和,输出是,模糊控制器的功能可看作是一
个非线性函数,这种模糊控制器的输入输出信号与PD控制器相同,控制特性也和PD控制器类似,故称为PD型的模糊控制器。

2.PI型的模糊控制器
如果输入仍为和,但输出改为控制的增量,则模糊控制器可表示为
上式两边对t积分可得
可见此时的模糊控制器与PI控制器类似,故称为PI型的模糊控制器。

3.PID型的模糊控制器
同样的道理,PID型的模糊控制器有两种实现方法,即
4.模糊控制与PID控制的结合
模糊控制的出现使一些单独使用PID控制方法难以实现的控制任务得到解决. 一个典型的PID闭环控制系统,其中K1D(S)表示控制器,K2G(S)表示广义对象。

在控制器的输入E(S)和输出U(S)之间,可以用下列传递函数表示。

U(S)=Kp (1+1/TiS+TdS)E(S)这里Kp是比例增益,Ti是积分时间,Td是微分时间。

此式给出按偏差的比例,积分和微分的线性组合构成控制量的控制方式,就是人们所熟知的PID控制器。

PID控制的最大优点是控制系统的稳态精度高,这是因为PID控制存在积分的作用。

然而要确定PID控制器的参数,必须首先建立受控系统的精确的数学模型,而这一模型在一些实际问题中却难以得到。

人们研究发展了包括模型参考自适应控制和自矫正控制在内的自适应控制方法和各种参数自适应算法,力求在控制过程的参数未知和变化的情况下,实现某些性能指标。