第2章模糊控制論-控制系統(tǒng)課件

第2章模糊控制論－控制系統(tǒng)智能控制基礎(chǔ)目錄2.1引言2.2模糊集合論基礎(chǔ)2.4模糊控制系統(tǒng)的組成2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.6模糊PID控制器2.7模糊控制器的應(yīng)用2.3模糊邏輯、模糊邏輯推理和合成22.4模糊控制系統(tǒng)模糊控制系統(tǒng)是以模糊數(shù)學(xué)、模糊語(yǔ)言形式的知識(shí)表示和模糊邏輯推理為理論基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。典型的智能控制系統(tǒng)，模擬人的模糊邏輯思維方法，對(duì)復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行控制。特別適用于定性分析復(fù)雜的、或者定性、非精確性和非確定性的被控對(duì)象3模糊控制系統(tǒng)的組成模糊控制系統(tǒng)的組成類似常規(guī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，即模糊控制器、輸入輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象和測(cè)量裝置等五大部分核心是具有智能性的模糊控制器。4模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于控制器的結(jié)構(gòu)和控制方法把被控對(duì)象的測(cè)量值從數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模糊量對(duì)模糊量按給定的模糊邏輯推理規(guī)則進(jìn)行模糊推理把推理輸出結(jié)果的模糊量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量52.4.1模糊化（Fuzzification）過(guò)程模糊化過(guò)程是將精確的測(cè)量值轉(zhuǎn)化為模糊子集的過(guò)程。對(duì)于一個(gè)模糊輸入變量e，其模糊子集通?？梢宰魅缦路绞絼澐郑簕負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}一個(gè)測(cè)量值可以對(duì)應(yīng)于兩個(gè)以上的模糊子集6圖

模糊子集和模糊化等級(jí)

用三角型隸屬度函數(shù)表示如圖所示。函數(shù)表示如圖所示。

模糊子集的數(shù)目和范圍必須遍及整個(gè)論域x00.60.32.4.2知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)。主要包括量化等級(jí)的選擇、量化方式（線性量化或非線性量化）、比例因子和模糊子集的隸屬度函數(shù)用一系列模糊條件描述（如IF…THEN…），主要有：過(guò)程狀態(tài)輸入變量和控制輸出變量的選擇、模糊控制規(guī)則的建立和模糊控制規(guī)則的完整性、兼容性、干擾性等問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)則庫(kù)8數(shù)據(jù)庫(kù)的建立論域的離散化（量化處理）輸入輸出空間的模糊劃分（并不唯一）基本模糊子集的隸屬度函數(shù)91.論域的離散化為了便于數(shù)字計(jì)算機(jī)處理，將連續(xù)論域離散化成離散論域。量化是將一個(gè)論域離散成確定數(shù)目的幾小段（量化級(jí)），每一段用某一個(gè)特定數(shù)字標(biāo)記，形成離散域然后對(duì)新的離散域賦予隸屬度10

論域的離散化或量化可以是均勻的，也可以是非均勻的。

量化等級(jí)-6-5-4-3-2-10123456變化范圍<-5.5(-5.5-4.5](-4.5-3.5](-3.5-2.5](-2.5-1.5](-1.5-0.5](-0.50.5](0.51.5](1.52.5](2.53.5](3.54.5](4.55.5]>5.5

量化等級(jí)-6-5-4-3-2-10123456變化范圍<-3.2(-3.2-1.6](-1.6-0.8](-0.8-0.4](-0.4-0.2](-0.2-0.1](-0.10.1](0.10.2](0.20.4](0.40.8](0.81.6](1.63.2]>3.2

均勻量化

非均勻量化（大誤差段分辨率低小誤差段分辨率高）112.模糊分割

模糊分割的圖形表示

(b)細(xì)分(a)粗分模糊集的數(shù)目決定模糊控制器的控制分辨率123.隸屬函數(shù)(membershipfunction)(2)函數(shù)描述方法（連續(xù)論域）

（三角函數(shù)、高斯函數(shù)）

(1)數(shù)值描述方法（離散論域）例：數(shù)值方法描述的隸屬度表示隸屬函數(shù)的中心值，且是方差。

其中13規(guī)則庫(kù)的建立

過(guò)程狀態(tài)輸入變量和控制輸出變量的選擇通常輸入取e，de；輸出取控制量u模糊控制規(guī)則的建立基于模糊模型的控制專家經(jīng)驗(yàn)法觀察法自組織法14最常用的關(guān)系詞為if-then、also，and等。例如，某模糊控制系統(tǒng)輸入變量為（誤差）和（誤差變化），它們對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言變量為E和DE，可給出一組模糊規(guī)則：R1:IFEisNBandDEisNB，thenUisPBR2:IFEisNBandDEisNS，thenUisPM151）專家經(jīng)驗(yàn)法：通過(guò)對(duì)專家控制經(jīng)驗(yàn)的咨詢形成控制規(guī)則庫(kù)。實(shí)質(zhì)：通過(guò)語(yǔ)言條件語(yǔ)句來(lái)模擬人類的控制行為。例：對(duì)于一個(gè)恒溫控制系統(tǒng)，專家經(jīng)驗(yàn)如下：如果溫度過(guò)高，則降低加熱絲電壓到最?。蝗绻麥囟壬愿?，則降低加熱絲電壓到中檔；如果溫度恰當(dāng)，則加熱絲電壓不變；

……

如果溫度過(guò)低，則把加熱絲電壓加到最高。162）觀察法思想：人的控制行為控制規(guī)則控制庫(kù)提煉具體：建立操作員的操作模型（輸入、輸出關(guān)系）已知量（可測(cè)）3）模糊系統(tǒng)辨識(shí)模型（用參數(shù)形式的規(guī)則來(lái)描述）：T-S模型：輸出變量：的模糊集合（語(yǔ)言值）：輸入變量其中：：待辨識(shí)的參數(shù)模型的辨識(shí)步驟：⑴

結(jié)構(gòu)參數(shù)(N，p)的辨識(shí)；⑵系數(shù)的確定17模型辨識(shí)出后，則對(duì)于一組給定輸入最終輸出可以通過(guò)每一條規(guī)則推理輸出的加權(quán)平均得到：其中：權(quán)系數(shù)：第i條模糊推理規(guī)則的可信度其計(jì)算公式為：即：p個(gè)輸入變量隸屬于第i個(gè)對(duì)應(yīng)的模糊集函數(shù)中最小的隸屬度值。184）自組織法

上述模糊控制器通常是靜態(tài)的，一旦設(shè)計(jì)完成，其模糊規(guī)則都是無(wú)法改變的，即此類系統(tǒng)沒(méi)有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)性能。

自組織模糊控制器：能夠不斷學(xué)習(xí)和不斷觀察來(lái)不斷更新和完善控制規(guī)律。需要一個(gè)學(xué)習(xí)性能指標(biāo)來(lái)保證學(xué)習(xí)的收斂性。192.4.3決策邏輯決策邏輯是模糊控制的核心。有不同的方法。最常見(jiàn)的為2.3節(jié)介紹的Mamdani模糊推理算法（取小）。20最大隸屬度函數(shù)法在推理得到的模糊集合中取一個(gè)能最佳代表這個(gè)模糊推理結(jié)果可能性的精確值的過(guò)程就稱為精確化過(guò)程（又稱為反模糊化）。2.4.4精確化(Defuzzification)過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單控制要求不高的場(chǎng)合21重心法具有更平滑的輸出推理控制22加權(quán)平均法ki的選擇要根據(jù)實(shí)際情況而定當(dāng)ki為隸屬度函數(shù)值時(shí)，轉(zhuǎn)化為重心法23目錄2.1引言2.2模糊集合論基礎(chǔ)2.4模糊控制系統(tǒng)的組成2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.6模糊PID控制器2.7模糊控制器的應(yīng)用2.3模糊邏輯、模糊邏輯推理和合成242.5.1模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.2模糊控制器的基本類型2.5.3模糊控制器的設(shè)計(jì)原則2.5.4模糊控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)252.5.1模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單變量模糊控制器（一個(gè)獨(dú)立輸入變量）一維模糊控制器（e）二維模糊控制器（e，de）最常用多維模糊控制器（PID）多變量模糊控制器（多個(gè)獨(dú)立輸入變量）轉(zhuǎn)換為多輸入單輸出控制結(jié)構(gòu)——模糊解耦規(guī)則指數(shù)增加，十分復(fù)雜

26一維模糊控制器一個(gè)獨(dú)立的外部輸入變量和一個(gè)輸出變量規(guī)則

R1：如果e

是E1，則u

是U1；

R2：否則如果e

是E2，則u

是U2； ：

Rn:否則如果e

是En，則u

是Un?？偟哪：N(yùn)含關(guān)系：27二維模糊控制器規(guī)則 R1：如果e

是E1和de

是DE1

，則u

是

U1； R2：否則如果e

是E2和de

是DE2

，則u

是U2； ： Rn:否則如果e

是

En和de

是DE2

，則u

是Un?？偟哪：N(yùn)含關(guān)系：282.5.1模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.2模糊控制器的基本類型2.5.3模糊控制器的設(shè)計(jì)原則2.5.4模糊控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)292.5.2模糊控制器的基本類型按規(guī)則的形式和推理方法劃分，主要有兩類：Mamdani型英國(guó)Mamdani博士在1974年提出最常用的模糊控制器之一通常也稱為傳統(tǒng)的模糊控制器Takagi-Sugeno型Takagi和Sugeno于1985年首先提出30Mamdani型模糊控制器的規(guī)則多輸入單輸出（MISO）Mamdmi模糊控制器的模糊控制規(guī)則…31Mamdani型模糊控制器的獲取模糊輸出：模糊關(guān)系：32常見(jiàn)控制策略選擇模糊關(guān)系運(yùn)算為取小“∧”、合成算子為“∧-∨”。則有33T-S型模糊控制器規(guī)則后件是系統(tǒng)狀態(tài)變化量或輸人變量的函數(shù)…34控制輸出：wj為輸入變量對(duì)第j條規(guī)則的匹配度。可采用f（x）為多項(xiàng)式或狀態(tài)方程的形式T-S型模糊控制器352.5.1模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.2模糊控制器的基本類型2.5.3模糊控制器的設(shè)計(jì)原則2.5.4模糊控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36定義輸入輸出變量定義所有變量的模糊化條件設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫(kù)設(shè)計(jì)模糊推理結(jié)構(gòu)選擇精確化策略的方法2.5.3模糊控制器的設(shè)計(jì)原則1122132415372.5.1模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.2模糊控制器的基本類型2.5.3模糊控制器的設(shè)計(jì)原則2.5.4模糊控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)382.5.4模糊控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)方法模糊控制器是按一定的語(yǔ)言規(guī)則進(jìn)行工作的，而這些控制規(guī)則是建立在總結(jié)操作員控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的。大多數(shù)模糊邏輯推理方法采用Mamdani極大極小推理法。39模糊控制器的結(jié)構(gòu)k1量化k2k3量化模糊控制表對(duì)象edexyzuT+Td

-40舉例：溫度控制系統(tǒng)以溫度控制系統(tǒng)為例說(shuō)明控制效果：輸入：被控溫度誤差e輸出：供電電壓u1、確定模糊控制器的輸入、輸出變量2、確定各輸入、輸出變量的變化范圍、量化等級(jí)

和量化因子

e：[-50，50]de：[-150，150]u：[-64，64]量化為：{-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4}41步驟1：模糊化過(guò)程誤差e-50-30-15-505153050誤差率de-150-90-30-100103090150控制u-64-16-4-20241664量化等級(jí)-4-3-2-101234狀態(tài)變量相關(guān)的隸屬度函數(shù)PB00000000.351PS000000.410.40ZE0000.210.2000NS00.410.400000NB10.350000000表2-1模糊集的隸屬度函數(shù)42原則是必須保證控制器的輸出能夠使系統(tǒng)輸出響應(yīng)的動(dòng)靜態(tài)特性達(dá)到最佳。已知控制響應(yīng)曲線如下：步驟2：模糊規(guī)則43/76⑴

考慮誤差e為負(fù)大(NB)的情況當(dāng)e為負(fù)大(NB)時(shí)，即系統(tǒng)響應(yīng)處于曲線第1段。此時(shí)，無(wú)論de的值如何，為了消除偏差應(yīng)使控制量加大。所以控制量u應(yīng)取正大(PB)。43⑵當(dāng)誤差e為負(fù)小或零時(shí)，主要矛盾轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題了。為了防止超調(diào)過(guò)大并使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，就要根據(jù)誤差的變化de來(lái)確定控制量的變化。①若de為正，表明誤差有減小的趨勢(shì)。系統(tǒng)響應(yīng)位于曲線的第2段，所以可取較小的控制量，②當(dāng)誤差變化de為負(fù)時(shí)，偏差有增大的趨勢(shì)，此時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)位于曲線第5段，這時(shí)應(yīng)使控制量增加，防止偏差進(jìn)一步增加。

當(dāng)誤差和誤差變化同時(shí)變號(hào)時(shí)，控制量的變化也應(yīng)變號(hào)。這樣得到其他相應(yīng)規(guī)則。步驟2：模糊規(guī)則階段1的控制規(guī)則規(guī)則1：如果誤差e是NB、且誤差變化de是PB，則控制U為PB；規(guī)則2：如果誤差e是NB、且誤差變化de是PS，則控制U為PB；規(guī)則3：如果誤差e是NB、且誤差變化de是ZE；則控制U為PB；規(guī)則4：如果誤差e是NB、且誤差變化de是NS，則控制U為PB；45階段2的控制規(guī)則規(guī)則5：如果誤差e是NS、且誤差變化de是ZE，則控制U為PS；規(guī)則6：如果誤差e是NS、且誤差變化de是PS，則控制U為ZE；規(guī)則7：如果誤差e是NS、且誤差變化de是PB，則控制U為NS；規(guī)則8：如果誤差e是ZE、且誤差變化de是ZE，則控制U為ZE；規(guī)則9：如果誤差e是ZE、且誤差變化de是PS，則控制U為NS；規(guī)則10：如果誤差e是ZE、且誤差變化de是PB，則控制U為NB。46階段5的控制規(guī)則規(guī)則11：如果誤差e是NS、且誤差變化de是NS，則控制U為PS；規(guī)則12：如果誤差e是NS、且誤差變化de是NB，則控制U為PB；規(guī)則13：如果誤差e是ZE、且誤差變化de是NS，則控制U為PS；規(guī)則14：如果誤差e是ZE、且誤差變化de是NB，則控制U為PB。47控制規(guī)則表UEDENBNSZEPSPBNBPBPBPBPSNBNSPBPSPSZENBZEPBPSZENSNBPSPBZENSNSNBPBPBNSNBNBNB表2-2模糊控制表48步驟3：模糊推理設(shè)系統(tǒng)誤差e的量化值為l、誤差變化de的量化值為-2。查表可得非零的隸屬度函數(shù)為：誤差e：μZE(1)=0.2μps(1)=0.4；誤差變化de：μN(yùn)S(-2)=1根據(jù)此時(shí)此刻的輸入狀態(tài)，由模糊控制規(guī)則庫(kù)表可知，只有以下兩條規(guī)則有效如果誤差e是ZE、且誤差變化de是NS，則控制U為PS；如果誤差e是PS、且誤差變化de是NS，則控制U為ZE；49由極大極小推理法（瑪達(dá)尼削頂法）可得控制量的輸出模糊集為：第1條規(guī)則：步驟3：模糊推理u1=0.2/1+0.2/2+0.2/350圖3-7模糊推理過(guò)程示意圖第2條規(guī)則：最后將每一條推理規(guī)則得到的模糊控制子集進(jìn)行“并”運(yùn)算。步驟3：模糊推理u2=0.2/-1+0.4/0+0.2/1u=u1+u2=0.2/-1+0.4/0+0.2/1+0.2/2+0.2/351再由重心法計(jì)算出模糊控制輸出的精確量。步驟4：清晰化過(guò)程52模糊控制表查表法特點(diǎn)：運(yùn)算速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。dejcijej-4-3-2-101234-4433333000-3333222000-23322110-1-2-1222110-1-1-2022110-1-1-2-212110-1-1-2-2-32210-1-1-2-2-3-33000-2-2-2-3-3-34000-3-3-3-3-3-4表2-3模糊控制表53目錄2.1引言2.2模糊集合論基礎(chǔ)2.4模糊控制系統(tǒng)的組成2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.6模糊PID控制器2.7模糊控制器的應(yīng)用2.3模糊邏輯、模糊邏輯推理和合成542.6模糊ＰＩＤ控制器模糊控制輸入：誤差e、誤差變化de類似常規(guī)比例微分(PD)控制PD特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)特性好（對(duì)變化趨勢(shì)敏感，有預(yù)見(jiàn)性）無(wú)法消除靜態(tài)誤差（余差）為了改善模糊制器的靜態(tài)性能，提出了模糊PID控制器的思想。模糊PID控制的設(shè)計(jì)主要涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容：模糊控制器和常規(guī)PID的混合結(jié)構(gòu)；常規(guī)PID參數(shù)的模糊自整定技術(shù)。552.6模糊ＰＩＤ控制器2.6.1模糊控制器和常規(guī)PID的混合結(jié)構(gòu)2.6.2常規(guī)PID參數(shù)的模糊自整定技術(shù)562.6.1模糊控制器和常規(guī)PID的混合結(jié)構(gòu)結(jié)合模糊控制和PID控制的優(yōu)點(diǎn)；減少模糊控制知識(shí)庫(kù)規(guī)模和控制性能之間的矛盾。要提高模糊控制器的精度對(duì)語(yǔ)言變量取更多語(yǔ)言值（分檔越細(xì)）規(guī)則數(shù)和計(jì)算量大大增加系統(tǒng)復(fù)雜、控制實(shí)時(shí)性差57解決方案：誤差大：純比例控制誤差小于某一閥值：切換到模糊控制誤差模糊值為零(ZE)：PI控制比例對(duì)象模糊控制PI控制大小ZE難點(diǎn)：如何選擇切換條件以保證系統(tǒng)平穩(wěn)切換和不產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象。特點(diǎn)：PID控制器和模糊邏輯控制器各自分別設(shè)計(jì)完成，并以冗余形式同時(shí)投入運(yùn)行。2.6.1模糊控制器和常規(guī)PID的混合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1：模糊PD控制器Kp為被控對(duì)象的穩(wěn)態(tài)增益，為已知量大致有5種結(jié)構(gòu)59結(jié)構(gòu)2：模糊PD+精確積分如果Kp未知，則積分項(xiàng)不可缺少Ki為積分增益，為已知量60結(jié)構(gòu)3：模糊PD+模糊積分將結(jié)構(gòu)2中的Ki一項(xiàng)模糊化所得61結(jié)構(gòu)4與PD控制器規(guī)則不同之處在于：模糊PD規(guī)則庫(kù)的輸出為當(dāng)前控制值U，而模糊PI控制器的輸出為控制增量ΔU62結(jié)構(gòu)5模糊PI規(guī)則根據(jù)e和de，為結(jié)構(gòu)4僅考慮e對(duì)模糊PI有影響，為結(jié)構(gòu)563例2-21

考慮一個(gè)二階動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：考察5種結(jié)構(gòu)的控制效果。64隸屬度函數(shù)-5-4-3-2-1012345PB00000000.10.40.71PM000000.10.40.710.70.4PS0000.10.40.710.70.40.10ZE000.10.40.710.70.40.100NS00.10.40.710.70.40.1000NM0.40.710.70.40.100000NB10.70.40.10000000表2-4隸屬度函數(shù)65控制規(guī)則表ΔENBNMNSZEPSPMPBENBNBNBNBNMNMNSZENMNBNBNBNMNSZEPSNSNBNMNMNSZEPSPMZENBNSNSZEPSPMPBPSNMNSZEPSPMPBPBPMNSZEPSPMPBPBPBPBZEPSPMPMPBPBPB表2-5模糊PD控制器的規(guī)則表控制值UPD66結(jié)構(gòu)3、5的相關(guān)規(guī)則結(jié)構(gòu)3的模糊增益Ki的規(guī)則庫(kù)結(jié)構(gòu)5的模糊輸出增益ΔU的規(guī)則庫(kù)ENBNMNSZEPSPMPBKiPSPMPMPBPMPMPSENBNMNSZEPSPMPB

ΔUNBNMNSZEPSPMPB67控制響應(yīng)曲線68各種結(jié)構(gòu)的控制性能比較

性能指標(biāo)trσ%IAEITAE類型12.090.9%26.5432.5924.360.4%40.2948.6137.250.1%58.2182.3744.020.6%30.0160.9852.210.7%29.9135.73692.6模糊ＰＩＤ控制器2.6.1模糊控制器和常規(guī)PID的混合結(jié)構(gòu)2.6.2常規(guī)PID參數(shù)的模糊自整定技術(shù)70設(shè)計(jì)思想：先找出PID三個(gè)參數(shù)KP、KI、KD與誤差e和誤差變化de之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過(guò)不斷檢測(cè)e和de，再根據(jù)模糊控制原理來(lái)對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，從而使被控對(duì)象具有良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能。模糊控制器PID控制器對(duì)象2.6.2常規(guī)PID參數(shù)的模糊自整定技術(shù)71系統(tǒng)響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度越高，但將產(chǎn)生超調(diào)，甚至導(dǎo)致不穩(wěn)定。越大：越?。合到y(tǒng)響應(yīng)速度緩慢，系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度降低作用：加快系統(tǒng)響應(yīng)，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度。比例系數(shù)作用：消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。積分系數(shù)系統(tǒng)靜差消除越快，但過(guò)大在初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過(guò)程的較大超調(diào)。越大：系統(tǒng)靜差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。過(guò)小：作用：改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)偏差變化提前制動(dòng)。微分系數(shù)過(guò)大：響應(yīng)過(guò)程過(guò)分提前制動(dòng)，拖長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，系統(tǒng)抗干擾性差。2.6.2常規(guī)PID參數(shù)的模糊自整定技術(shù)722.6.2常規(guī)PID參數(shù)的模糊自整定技術(shù)根據(jù)對(duì)已有控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以得出PID參數(shù)Kp,Ki,Kd的自整定規(guī)律如下，當(dāng)｜e｜較大時(shí)，應(yīng)取較大的Kp和較小的Kd（使系統(tǒng)響應(yīng)加快）且使Ki=0（避免過(guò)大的超調(diào)）。當(dāng)｜e｜中等時(shí)，應(yīng)取較小的Kp（使系統(tǒng)響應(yīng)具有較小的超調(diào)），適當(dāng)?shù)腒d和Ki（Kd的取值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響較大）。當(dāng)｜e｜較小時(shí)，應(yīng)取較大的Kp和Ki（使系統(tǒng)響應(yīng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能），Kd的取值要適當(dāng)，以避免在平衡點(diǎn)附近出現(xiàn)振蕩。73整定規(guī)則庫(kù)依據(jù)｜e｜和｜Δe｜的不同組合狀態(tài)，其模糊PID參數(shù)自調(diào)整的規(guī)則庫(kù)可以有不同種類。下面給出一種：規(guī)則1：如果｜e｜是大，則Kp1=K'p1,Ki1=0,Kd1=0；規(guī)則2：如果｜e｜是中且｜Δe｜是大，則Kp2=K'p2,Ki2=0,Kd2=K'd2；規(guī)則3：如果｜e｜是中且｜Δe｜也是中，則Kp3=K'p3,Ki3=0,Kd3=K'd3；規(guī)則4：如果｜e｜是中且｜Δe｜是小，則Kp4=K'p4,Ki4=0,Kd4=K'd4；規(guī)則5：如果｜e｜是小，則Kp5=K'p5,Ki5=K'i5,Kd5=K'd5。

K'p、K'i、K'd分別是用常規(guī)整定法得到的整定值。74目錄2.1引言2.2模糊集合論基礎(chǔ)2.4模糊控制系統(tǒng)的組成2.5模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.6模糊PID控制器2.7模糊控制器的應(yīng)用2.3模糊邏輯、模糊邏輯推理和合成752.7模糊控制器的應(yīng)用涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、金融、地質(zhì)等各個(gè)領(lǐng)域。已經(jīng)成為智能控制技術(shù)應(yīng)用的最活躍和最有成效的技術(shù)之一。在水泥窯控制、交通調(diào)度和管理、小車停靠、過(guò)程控制、水處理控制、機(jī)器人、家用電器等得到廣泛的應(yīng)用。舉例：2.7.1流量控制2.7.2倒立擺控制762.7.1流量控制2.7.2倒立擺控制2.7模糊控制器的應(yīng)用772.7.1流量控制問(wèn)題描述：?jiǎn)屋斎雴屋敵龅目刂茖?duì)象系統(tǒng)輸出是要求液位恒定系統(tǒng)控制變量是流量的閥門78步驟1模糊化過(guò)程選擇語(yǔ)言變量和語(yǔ)言值誤差：“負(fù)大”、“負(fù)小”、“零”、“正小”、“正大”誤差變化：“負(fù)大”、“負(fù)小”、“零”、“正小”、“正大”閥門流量：“關(guān)”、“半開(kāi)”、“中等”、“開(kāi)”設(shè)計(jì)隸屬度函數(shù)79輸入的隸屬度函數(shù)80輸出的隸屬度函數(shù)81步驟2：設(shè)計(jì)規(guī)則庫(kù)規(guī)則采用以下形式：

IFxisAandyisB,THENzisC例如：規(guī)則1：如果（IF）誤差為零或者（OR）誤差變化為正小則（THEN）閥門半開(kāi)規(guī)則2：如果（IF）誤差為正小和（AND）誤差變化為正小則（THEN）閥門中等。。。82模糊推理舉例：若e=5，de=8求輸出流量值u？1、模糊化過(guò)程2、模糊邏輯推理對(duì)規(guī)則1，半開(kāi)：MAX（0.375，0.8）＝0.8對(duì)規(guī)則2，中等：MIN（0.625，0.8）＝0.62583步驟3：精確化計(jì)算重心法圖中隸屬度函數(shù)各拐點(diǎn)的坐標(biāo)：（0，0）、（3.2，0.8）、（4.8，0.8）、（6，0.5）、（6.5，0.625）、（9.5，0.625）、（12，