模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)

1、模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理。模糊自整定PID控制算法是在PID算法 的基礎(chǔ)上，以誤差e和誤差變化量ec作為模糊控制器的輸入 量，以滿足不同e和ec對(duì)控制器參數(shù)的不同要求,根據(jù)模糊 合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣表。在鍋爐汽包水位控制 系統(tǒng)中，輸入變量選擇為汽包水位的偏差值。和偏差值的變 化量ec,輸出變量選擇為PID參數(shù)的校正值，即4kp, Aki和 kddo在模糊自整定PID控制器中,采用的是二維模糊控制 器。2. 2模糊控制器設(shè)計(jì)過(guò)程的四個(gè)步驟2. 2.1構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu),根據(jù)采樣得到的系統(tǒng)輸出值,計(jì) 算所選擇的系統(tǒng)的輸入變量。該步驟所完成的工作就是確定 模糊控制器的輸入量和輸

2、出量。2. 2. 2 “模糊化”，即實(shí)現(xiàn)輸入量或輸出量的模糊化,通 過(guò)量化因子和比例因子將精確量變化的范圍（基本論域）模 糊化成在模糊集論域范圍內(nèi)。我們可以把精確量用“正大” “、正中” “、負(fù)中” “、負(fù)小”等模糊語(yǔ)言來(lái)分成數(shù)個(gè)檔。 這些檔的大小關(guān)系我們就用在模糊論域上的模糊子集來(lái)表 示。而模糊子集的大小就和隸屬函數(shù)有關(guān)，隸屬函數(shù)通常采 用:三角形隸屬函數(shù)、正態(tài)分布隸屬函數(shù)和梯形隸屬函數(shù)等。 不同的隸屬函數(shù)代表著不同的系統(tǒng)特性,我們一般在系統(tǒng)誤差較大時(shí)采用具有低分辨率隸屬函數(shù),而在系統(tǒng)誤差較小時(shí) 采用具有高分辨率的隸屬函數(shù)。2. 2. 3模糊控制表的運(yùn)算合成,有了前兩個(gè)步驟的工作, 得到輸入

3、量和輸出量的模糊數(shù),結(jié)合操作經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù),我們 就可以將輸入量和控制量的模糊數(shù)安排到由一系列的 if-then控制規(guī)那么組成的集合中，利用這些規(guī)那么信息,采用極 大極小值合成法或其他合成算法,我們就可以合成得到控制 表。該控制表儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中，供程序查詢輸出。2. 2. 4查詢輸出和輸出量精確化,計(jì)算機(jī)控制程序通過(guò) 查詢?cè)摽刂票?即可以找到對(duì)應(yīng)于某模糊數(shù)輸入量的控制量 模糊數(shù),再通過(guò)輸出量比例因子將模糊輸出控制量轉(zhuǎn)換成進(jìn) 行控制量的精確化輸此這實(shí)際上是在一個(gè)輸出范圍內(nèi)，找 到一個(gè)被認(rèn)為最具有代表性的、可直接驅(qū)動(dòng)控制裝置確實(shí)切 的輸出控制值。2. 3模糊自整定PID控制算法在PLC中編程實(shí)現(xiàn)。模糊

4、 自整定PID控制算法在西門子300PLC上采用語(yǔ)句表編程方 式編程實(shí)現(xiàn)。采集誤差信號(hào)和誤差變化量信號(hào)，將其模糊化 到語(yǔ)言變量的論域,采用離線計(jì)算的方式將模糊規(guī)那么制成模 糊查詢表,通過(guò)在線的方式查詢模糊控制量輸出，最后將PID 參數(shù)校正值與基準(zhǔn)值相加,獲得PID參數(shù)瞬時(shí)值,最后進(jìn)行 PID運(yùn)算,計(jì)算得控制量到控制對(duì)象執(zhí)行器。在PLC中，使用FB功能塊和DB數(shù)據(jù)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法。首先離線計(jì)算 好模糊關(guān)系查詢表，把比例因子值、誤差的上下限值和模糊 關(guān)系查詢表R送到DB數(shù)據(jù)塊中存儲(chǔ)起來(lái)。在DB數(shù)據(jù)塊中， 模糊關(guān)系R要按傾序排放，即按順序先輸入第一列,再輸入第 二列,第三列,然后在FB功能塊中完成計(jì)算查詢表功能。值 得注意的是,在這里采用取整將E單點(diǎn)模糊化,然后，由模糊 化子集和模糊關(guān)系風(fēng)求出模糊決策。在程序里,這局部使