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1、基于模糊PID控制的仿真设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）基于模糊PID的控制器的仿真设计学院: 信息学院专业：姓名：指导老师：自动化赵娟学号:职称：08010402144彭文亮讲师中国珠海二一二年五月北京理工大学珠海学院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:年月基于模糊PI的控制器的仿真设计摘要PD（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
2、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PI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PD控制器和模糊控制器结合形成的模糊自适应的PD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ID控制器的设计方法和步骤。并利用MAA 中的SIMLINK 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
3、对应的仿真数据。关键词：经典PID控制模糊控制自适应模糊I控制器参数整定 MATLAB仿真he simuatn an sign-basefzzy PconrolABTRACID（Proportion Inegaion Difeentiation) cotrol，wihlt ofvntas inclng siple stutur， goodsility nd igh reliability， i qute suible t stabli speialyth no syste wichaccurate mathematial moe availabe ad nedd.Hower, akenmult
4、ivaible， onlinear an ti-lag into consideratio， trditional PIDcotroller an not eac hexpted ffect. longwithte evelet of FuzzyMatemati, cono engineersgaduall ay much ttentio o th ida f Fuzzy Conrl， tus rmg einnti of uzzy ontollrs。However,imple fuzy crollr hs itowndfect, where cotrol efectis quite cor a
5、nd the cotrolprecisic not rech the peed level。Therefore, the Fz aptivePI Controle s created by king adantgeof the suroty f PD Conrllend Fuzyntroler. Taken this contrler i se, the crrspondngerro a its iffrenia error f ecntrol system can be edbaced the Fuzz Logic Contolr。 oever, thetreepameters of PID
6、 Controlle is etemined lineough fuzzifaion, fuzy esoning defuzzification te uzysystem omaintain eter oingcodion than te trditionPIDcontolr.Mnhil，theeignethodnd geerl steps r iodced o th Prmr selfsettn u ICotroler Evetualy， the Fz feec wdoci.c ystemToolbandSIMULINK box re used to imulte Cnto Sysm。h r
7、eltfte imlaon sh thaSlf-oraziFuzzyControl Sysem cangeta beter effe ta te Clssica PID contoled idety. eywors：lassic PD cotrol uzzy Coolaraete tunin te uzzy AptiveP orlle MLB smulato目录摘要BSTACTII1绪论1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求11.本设计在国内外的发展概况及存在的问题21。3研究的主要内容32方案选择及可行性分析2.1方案的选择42。2方案可行性分析53PID算法及参数介绍63.1PD算法介
8、绍63。2 PID参数对系统性能的影响4设计原理104.1模糊逻辑与模糊控制的概念1.2模糊控制器的基本结构和工作原理04。3模糊推理方式12.4模糊控制器的结构34.5模糊控制器的隶属函数146模糊推理方法205方案设计21模糊ID控制器组织结构和算法的确定52模糊PID控制器模糊部分设计236模糊PID控制器的MALAB仿真6。1。模糊控制部分的uzy irene sysm仿真287结论37参考文献38谢辞39附录401绪论随着越来越多的新型自动控制应用于实践,其控制理论的发展也经历了经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机。自动控制系统可分为
9、开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构加到被控系统上，控制系统的被控量,经过传感器、变送器通过输入接口送到控制器。不同的控制系统,传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器,电加热控制系统要采用温度传感器.目前，PID控制及其控制器或智能ID控制器，仪表,已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用。比如，工业生产过程中,对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PD控制器可以根据PID控制原理对整个控制系统
10、进行偏差调节,从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。经典PD控制的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PD控制,又称ID调节。PD控制器问世至今已有近70年历史，它因结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一,现今也在很多领域有应用.尤其是当被控对象的结构和参数不能完全掌握或得不到精确的数学模型，控制理论的其它技术难以采用，系统控制器的结构和参数又必须依靠经验和现场调试来确定时，应用PI控制技术最为方便。根据统计数据，全世界过程控制领域使用的控制器84%仍是纯PID调节器,若改进型包含在内则超过9.1。本设计的目的、意义及应达到的技术要求ID 控制是最早发
11、展起来的控制策略之一。由于其算法简单，鲁棒性好和可靠性高被广泛应用于工业过程控制。在PID 控制中。一个至关重要的问题是PID参数（比例系数、积分时间、微分时间)的整定。参数整定的优劣不但会影响到控制质量，而且还会影响到控制系统的稳定性和鲁棒性。而实际工业生产过程往往具有非线性、时变等不确定性干扰。常规PID控制器经常出现参数整定不良、控制性能欠佳,且对运行工况的适应性较差等情况。针对以上问题,长期以来，人们一直在寻求I 控制器的自动整定技术，以适应复杂的工况和高指标的控制要求。模糊控制是一类应用模糊集合理论的控制方法，不需要被控对象的精确数学模型,因而特别适用于一些大滞后、时变、非线性的复杂
12、系统。将模糊控制和传统PID 控制相结合组成模糊PID控制器，不但具有PID 控制精度高等优点，又兼有模糊控制灵活、适应性强的优点,是近年来控制领域十分活跃的一支分支。本设计的技术要求以及优点：1模糊控制完全在操作人员经验控制基础上实现对系统的控制,无需建立数学模型，能够解决不确定系统的一种有效途径.2模糊控制具有较强的鲁棒性，被控对象参数的变化对模糊控制的影响不明显，可用于非线性、时变、时滞的系统，并能获得优良的控制效果。3.由离散计算得到控制查询表，提高了控制系统的实时性、快速性。4控制的机理符合人们对过程控制作用的直观描述和思维逻辑，是人工智能的再现，属于智能控制。1。2本设计在国内外的
13、发展概况及存在的问题国内在模糊控制方面也同样取得了显著成果。986年,都志杰等人用单片机研制了工业用模糊控制器。随后，何钢、能秋思、刘浪舟等人相继将模糊控制方法成功地应用在碱熔釜反应温度、玻璃窑炉等控制系统中。在社会生活领域中体现在模糊控制技术在家电中的应用,所谓模糊家电,就是根据人的经验，在电脑或者芯片的控制下实现可模仿人的思维进行操作的家用电器.几种典型的模糊家电产品如下:模糊电视机这类电视机可根据室内光线的强弱调整电视机的亮度,根据人与电视机的距离自动调整音量,同时能够自动调节电视机的色度、清晰度和对比度。模糊空调器模糊空调器可以灵敏地控制室内的温度.日本研制了一种模糊空调器,利用红外线传感器识别房间信息(人数、温度、大小、门开关等），从而快速调整室内温度,提高了舒适感.模糊微波炉日本夏普公司生产的E-SEI型微波炉，内部装有2个传感器，这些传感器能对食物的重量、高度、形状和温度进行测量，并利用这些信息自动选择化霜、再热、烧烤和对流4种工作方式，并自动决定烹制时间。模糊洗衣机以我国生产的小天鹅模糊控制全自动洗衣机为例它能够自动识别洗衣物人重量、质地、污脏性质和程度采用模糊控制技术来选择合适的水位
