文档介绍：经典PID与模糊PID控制
、PID控制规律
控制输出由三部分组成：
比例环节一一根据偏差量成比例的调节系统控制量，以此产生控制作用，减少偏差。比例系数的作用是加快系统的响应速度，比例系数越大，系统响应速度越快, 系统的调节精度越高，但容易产生超调，甚至会导致系统的不稳定；比例系数过小，会降低系统调节精度，系统响应速度变慢，调节时间变长，系统动态、静态特性变坏。比例控制是最简单的控制结构，然而，它也能使系统满足某一方面的特性要求，如GM、PM、稳态误差等。
积分环节一一用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI的大小，TI越小，积分作用越强。需要注意的是积分作用过强，可能引起系统的不稳定。
微分环节一一根据偏差量的变化趋势调节系统控制量，在偏差信号发生较大的变化以前，提前引入一个早期的校正注意的是微分作用过强，可能引起系统的振荡。
已知被控对象的数学模型：
G(s)二
2s
(s 1)(s 3)(s 4)
二、经典PID设计
由于在设计PID控制器中要调整3个参数，根轨迹与波特图设计方法通常不被直接采用。Ziegler与Nichols发展了 PID调节器设计方法。该方法基于简单的稳定性分析方法。首先，置Kd二心=0，然后增加比例系数直至系统开始振荡（即闭环系统极点在jw轴上）。，其他参数按下式计算：
Kp = Kd 二 KpPi. 4Wm Ki 二 KpWm. Pi
式中，Km为系统开始振荡时的K值；Wm为振荡频率。然而，该设计方法在设计过程中没有考虑任何特性要求。但是Ziegler与Nichols发现这种设计方法给予过程控制器提供了好的工作性能。工程师们的多年实践经验证明，这种设计方法的确是一种好的方法。
根据给定传递函数用SIMULINK搭建结构图如下:
To
Scope
起振时Km =391，如图:
根据公式计算Kp、K|、、276、
此时对于常数3的响应曲线如图：
可见，此时系统振荡，不稳定，继续等比例调节参数得新参数 65、77、14,
得响应曲线：
可见此时系统响应时间过长，而且存在比较大的静态误差，为了减小响应时间应增大Kp，为了减小静态误差应增大心，同时调节过程中会因参数变动产生
超调量，综合以上几点性能决定确定参数为 120、300、14
此时跟踪常数、斜坡、正弦、阶越信号图形分别如下：
time offset 0

Ime offset 0

由以上几个响应曲线可以看出，经典 PID对于超调量、响应时间、静态误差很难同时达到让人满意的程度，尤其是对于阶越信号的响应存在较大的振荡。
三、模糊PID设计
模糊自整定PID属于一种智能PID控制，它的主要特点是根据误差e和误差的变化ec来自动调节PID的参数，首先将操作人员或专家的调节经验作为知识库，然后运用模糊控制理论的基本方法把知识库转化为模糊推理机制，利用模糊规则
在线实时地对PID参数进行修改，以满足不同时刻的 e和ec对PID参数自整定的要求。其控制结构图如下：
通过查阅各种参考文献，建立合适的模糊控制规则表得到三个修正参数的模
糊规则表：
(1) Kp的修正规则表
kp
e
NB
NM
NS
ZO
PS
PM
PB
NB
PB
PB
PM
PM
PS
ZO
ZO
NM
PB
PB
PM
PS
PS
ZO
NS
NS
PM
PM
PM
PS
ZO
NS
NS
0
PM
PM
PS
ZO
NS
NM
NM
PS
PS
PS
ZO
NS
NS
NM
NM
PM
PS
ZO
NS
NM
NM
NM
NB
PB
ZO
ZO
NM
NM
NM
NB
NB
(2) Ki的修正规则表
NB
NM
NS
ZO
PS
PM
PB
e
NB
NB
NB
NM
NM
NS
ZO
ZO
NM
NB
NB
NM
NS
NS
ZO
ZO
NS
NB
NM
NS
NS
ZO
PS
PS
ZO
NM
NM
NS
ZO
PS
PM
PM
PS
NM
NS
ZO
PS
PS
PM
PB
PM
ZO
ZO
PS
PS
PM