文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
模糊自整定PID控制器的研究与设计
姓名:韩盼盼
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:赵晓安
2010-12
河北工业大学硕士学位论文
模糊自整定 PID 控制器的研究与设计
摘要
针对常规 PID 控制和模糊控制在控制性能上的不完美,本文以锅炉温度调节
器为被控对象,在已有的控制算法理论的基础上,将 PID 控制与模糊控制进行有
机的结合,研究设计了模糊自整定 PID 控制器,并对设计出的控制算法加以改进
形成改进后的模糊自整定 PID 控制器。课题的研究在现代工业控制领域中具有一
定的意义。
论文首先对现有的 PID 控制技术与模糊控制技术进行了详细的研究与分析,
总结了两种控制技术的优缺点以及各自的发展趋势。本文将 PID 控制与模糊控制
进行复合,研究设计了模糊自整定 PID 控制器。设计出的模糊自整定 PID 控制器,
通过专家知识和操作人员的实际经验形成的模糊规则,对 PID 控制器的参数改变
量进行模糊推理与计算,将推理得到的输出值与最初设定好的 PID 控制器的参数
值进行相加,得到最终的输出量。然后将输出量输入到执行单元,实现对被控对
象的控制。
理论上,设计出的模糊自整定 PID 控制器具有更好的控制性能与更高的控制
精度,在系统的调节上较前两者具有明显的优势。但是,由于模糊控制部分的模
糊规则推理与计算非常复杂,经过多次的模糊化和解模糊化,可能在一定程度上
影响计算的精度,使得到的输出量与实际输出量的偏差很大,严重时甚至影响控
制系统的稳定性。基于此种情况,本文对设计出的控制器进行了改进,将变论域
思想与减少微分法引入到模糊自整定 PID 控制器中,设计了改进后的模糊自整定
PID 控制器。改进后的控制算法,减少了对微分参数的推理计算,从而简化了模
糊化和解模糊化的过程,而且改变后的算法可以根据输入值的大小对输入输出量
的模糊论域进行调节,从而达到提高控制精度的目的。
最后,以锅炉的温度调节器为被控对象,对 PID 控制器、模糊控制器、模糊
自整定 PID 控制器以及改进后的模糊自整定 PID 控制器进行应用仿真,对比分析
并总结其控制效果。
关键词:模糊,PID,自整定,模糊推理,变论域,Fuzzy PID
i
模糊自整定 PID 控制器的研究与设计
THE DESIGN OF FUZZY SELF-TUNING PID
CONTROLLER
ABSTRACT
Because the performance of conventional PID control and fuzzy control is no
prefect, this text designed a fuzzy self-tuning PID controller, and modified the
algorithm of the controller. The fuzzy PID controller is made of PID controller and
fuzzy controller, based on the existing control algorithm and boiler temperature
regulator for controlled object. The research of the thesis is significant in modern
industrial control.
First of all, the paper analyzed PID control technology and fuzzy control
technology, and summarized their disadvantages and development trend. And then this
paper designed fuzzy self-tuning PID controller bining PID control and fuzzy
control. The fuzzy self-tuning PID controller will deduce and calculate the output value
by the fuzzy rule, which is summarized with expert’s knowledge and practical
experience from operators