常规常规 PIDPID 控制器与模糊控制器的设计及其鲁棒性对比分析控制器与模糊控制器的设计及其鲁棒性对比分析 本次设计中采用一个 PID 控制器，一个模糊控制器，一个模糊自适应 PID 控制器，进 而比较各自的性能三种模糊控制器的结构如下图： （1）已知被控对象的传递函数为：( )1 300,1,100sKG seTs TK 试设计常规 PID 控制器和模糊控制器（至少用 2 种类型的模糊控制器）分别对被控对象 进行控制通过仿真对比其控制效果并分析控制器的特点 仿真结果分析：仿真图像说明：仿真图像说明： PID：常规 PID 控制器仿真结果 Fuzzypid：模糊自适应 PID 控制器仿真结果fuzzy：模糊控制器仿真结果 仿真结果分析：仿真结果分析：从仿真图像来看，模糊自适应 PID 的响应 3 速度要快于其它两类仿真器， 普通 PID 的超调大于其它两类控制器从仿真结果来看模糊自适应 PID 控制器的鲁棒性最 好模糊自适应 PID 集成了模糊控制器稳定性和 PID 控制器的快速响应的优点，既有自适 应性，又有好的稳定性和快速响应性第二问：第二问：当被控对象参数发生变化，30%%30%30%%30%%%aTTcTTT：减小，K, 不变；b: 增大30 ，K, 不变；：增大，K,不变；d: 减小，增大30 ，K不变；e: 增大，增大30 ，K增大30 。
通过仿真对比分析控制器的鲁棒性仿真图像说明：仿真图像说明：A：为参照曲线（T=300,K=1, =100） ； a 曲线：（） ；b 曲线：（） c 曲线：（30%T减小，K, 不变%T增大30 ，K, 不变） ；d 曲线：（） ； e：曲线（30%T增大，K,不变30%%T减小，增大30 ，K不变）30%%%T增大，增大30 ，K增大30仿真结果分析：仿真结果分析：从仿真结果来看模糊自适应 PID 控制器的鲁棒性最好在各项参数发生 变化时，响应速度变化不大；静态误差变化不大；响应时间变化也不大模糊自适应 PID 集成了模糊控制器稳定性和 PID 控制器的快速响应的优点，既有自适应性，又有好的稳定 性和快速响应性仿真图像说明：仿真图像说明：A：为参照曲线（T=300,K=1, =100） ； a 曲线：（） ；b 曲线：（） c 曲线：（30%T减小，K, 不变%T增大30 ，K, 不变） ；d 曲线：（） ； e：曲线（30%T增大，K,不变30%%T减小，增大30 ，K不变）30%%%T增大，增大30 ，K增大30仿真结果分析仿真结果分析：从仿真结果来看模糊控制器的鲁棒性要好得多，因为它具有自适应能力。
只是当 K 值发生变化时，出现大的稳态误差仿真结果哦显示当 K 值增加 30%时仿真曲线 发散保持 K 不变时，控制器在其他参数变化时，响应速度，响应时间，静态误差等都相 差不大，显示鲁棒性较差普通普通 PID 控制器：控制器：仿真图像说明：仿真图像说明：A：为参照曲线（T=300,K=1, =100） ； a 曲线：（） ；b 曲线：（） c 曲线：（30%T减小，K, 不变%T增大30 ，K, 不变） ；d 曲线：（） ； e：曲线（30%T增大，K,不变30%%T减小，增大30 ，K不变）30%%%T增大，增大30 ，K增大30仿真结果分析：仿真结果分析：从仿真结果来看常规 PID 控制器在其控制对象参数发生变化时，其超调和 响应时间都明显变大，因此常规 PID 的鲁棒性不好第三问：仿真图像说明：曲线仿真图像说明：曲线 a：： 1001( )(3001)+1sG sess （50）曲线曲线 b：： 1( )3001G ss 仿真结果分析：仿真结果分析：从仿真结果来看，模糊自适应 PID 在 a 中情况下的超调量明显大于 b 种情 况的超调量两种情况的稳定时间相同，响应速度来看 a 种和 b 中情况相差不大。
稳态误 差：两者的稳态误差相差不大，鲁棒性较好仿真图像说明：曲线仿真图像说明：曲线 a：： 1001( )(3001)+1sG sess （50）曲线曲线 b：： 1( )3001G ss 分析仿真结果分析仿真结果：从仿真结果来看，模糊控制器的鲁棒性较好，a 种条件下的响应速度与 b 情况相差不大，其自适应能力较强仿真图像说明：曲线仿真图像说明：曲线 a：： 1001( )(3001)+1sG sess （50）曲线曲线 b：： 1( )3001G ss 仿真结果分析：仿真结果分析：仿真结果来看，普通 PID 在 a 中情况下的超调量明显大于 b 种情况的超调 量两种情况的稳定时间相同，响应速度来看 a 种情况和 b 中情况相差不大稳态误差： 两者的稳态误差相差不大，鲁棒性较好。