[發明專利]一種模糊PID控制器的設計方法

無效

• 申請號: 201310173763.1
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103309233A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 殷興光
• 申請（專利權）人: 陜西國防工業職業技術學院
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模糊PID控制器的設計方法，其特征在于，所述模糊PID控制器的設計方法包括以下步驟：

輸入量偏差e、偏差變化ec的模糊化；

參數整定規則的確定及模糊推理；

建立模糊控制表。

2.如權利要求1所述的模糊PID控制器的設計方法，其特征在于，所述輸入量偏差e、偏差變化ec的模糊化的步驟為：首先要對輸入量進行模糊化處理，輸入、輸出變量的語言值均分為七個語言值：{NB、NM、NS、O、PS、PM、PB}，隸屬度函數采用靈敏性強的三角函數，為增強系統的魯棒性，提高隸屬度函數的分辨率，在0值附近的函數形狀取得更陡；

e的基本論域為：[-2℃，2℃]；

ec的基本論域為：[-1，1]；

ΔK_p基本論域為：[-0.3，0.3]；

ΔK_i基本論域為：[-0.006，0.006]；

ΔK_d基本論域為：[-0.3，0.3]；

以上各變量的模糊量分別為：E、EC、ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

其論域均為：[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6]；

輸入量e、ec的量化因子為：

k_e＝-3，k_ec＝-6。

3.如權利要求1所述的模糊PID控制器的設計方法，其特征在于，所述參數整定規則的確定及模糊推理還包括：

成比例的反映控制系統的偏差信號e的比例環節；

用于消除靜差，提高系統的無差度，對誤差進行積分和對系統控制有一定的滯后作用的積分環節；

能反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號值變得太大之前加入一個修正信號，加快系統的響應速度，減少超調時間，增強系統的穩定性的微分環節。

4.如權利要求1所述的模糊PID控制器的設計方法，其特征在于，所述模糊控制表的求取方法為：

通過描寫控制的49條模糊條件語句之間是或的關系，由第一條語句所確定的控制規則可以計算出ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

由第一條語句所確定的模糊關系可寫為：

RΔK_p＝(NBe×NBec)×ΔK_ppb

RΔK_i＝(NBe×NBec)×ΔK_io

RΔK_d＝(NBe×NBec)×ΔK_dps

根據每一條推理規則，都可以求出相應的模糊關系，如R1，R2，......Rn，因此整個系統的總控制規則所對應的模糊關系R為：

R＝R1∨R2∨...∨Rn

有了R以后，就可以根據上述所取得的E和EC的整量化值，根據Fuzzy推理合成規則運算，得出相應的比例變化的模糊集ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

ΔK_p＝(E×EC)·RΔK_p

ΔK_i＝(E×EC)·RΔK_i

ΔK_d＝(E×EC)·RΔK_d

上述模糊控制的輸出都是一個Fuzzy子集，它是反映控制語言的不同取值的一種組合，但實際被控對象只能接受一個輸出量，因此要將Fuzzy集合變換到精確的輸出量去模糊化，我們可用模糊判決，即按加權平均法或隸屬度最大法或重心方法等原則，求出相應的輸出量，采用重心法求取輸出量的精確度；

C(k)=Σiμc(ci)ciΣiμc(ci)]]>

得出模糊判決后的清晰量C(k)，最后得出控制輸出總表。

5.如權利要求1所述的模糊PID控制器的設計方法，其特征在于，所述模糊PID控制器的設計方法包含模糊PID控制器的算法：

首先對輸入到PID控制器的參數初始化；

獲取當前的采樣值；

e(k)＝r-y(k)；

ee(k)＝e(k)-e(k-1)；

e(k-1)＝e(k)；

e(k)、ec(k)模糊化；

經過模糊推理與運算，去模糊化得到ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

計算當前K_p、K_i、K_d；

進行PID運算，限幅輸出。