参数自适应模糊PID控制器的设计

参数自适应模糊PID控制器的设计

温度控制系统中，采用了非线性的隶属度函数，以模糊控制为粗调、PID为细调。在模糊控制的基础上，由PID控制系统向零点移动，实现无差控制。模糊控制结构参数自整定PID控制器的系统结构主要由参数可调PID和模糊控制系统两部分组成，模糊参数自整定PID控制系统结构如图3所示。

图3 模糊参数自整定PID控制系统结构图

其中r(t)为设定值，y(t)为炉温的跟踪测量值，e(t)是测量值y(t)与设定值r(t)的偏差，e0为偏差的阈值。模糊推理系统以误差e(t)和误差变化率de(t)/dt作为输入，采用模糊推理方法对PID参数Kp，Ki，Kd 进行在线整定，以满足不同的误差e(t)

和误差变化率de(t)/dt对控制器参数的不同要求，而使被控对象具有良好的动态、静态特性。基本控制思想是当偏差值e(t)在|e|＞e0时，采用模糊控制；当e在|e|≤e0时，采用PID调解器控制。模糊控制和PID控制的转换由单片机80C196程序根据|e|＞e0或|e|≤e0自动实现。系统PID控制器的控制算式可表示为：

采用文献中的PID参数整定原则，根据系统在受控过程中对应不同的｜e｜和｜de(t)/dt｜大小，对PID参数进行自整定，系统实现模糊控制。将PID参数的整定原则归纳如下：1) 当｜e｜较大时，取较大的Kp与较小的Kd，使系统具有较好的跟踪性能，同时为避免出现较大的超调，应对积分作用加以限制，通常取Ki =0；2) 当｜e｜处于中等大小时，为使系统响应超调较小，Kp应取小些。该情况下，Kd的取值对系统响应影响较大，Ki的取值要适当；3) 当｜e｜较小时，为使系统具有较好的稳定性，Kp与Ki均应取大些，同时为避免系统在设定值附近出现振荡，Kd值的选择根据｜de(t)/dt｜值较大时，Kd取较小值，通常Kd为中等大小。

文献: 熔盐电化学反应炉温度控制系统研究