科技创新2013年第29期科技创新与应用基于MATLAB的模糊PID控制器的设计与研究李瑞1刘明生1李燕2（1、河北工程大学信息与电气工程学院，河北邯郸056038摘2、邯郸学院信息技术研究所，河北邯郸056005）要：自调整PID控制器可以很好的改善传统PID的控制效果，文章在MATLAB仿真环境下进行了模糊自调整PID控制器的设计和研究，仿真结果表明模糊PID控制器可以改进普通PID的控制效果，同时保证原PID控制的稳定性和可靠性。关键词：模糊控制；PID；MATLAB1引言3模糊PID控制器的仿真易于实现且效果稳定，被广传统的PID控制因为其结构原理简单、泛的应用于大部分的工业控制过程。尽管近几十年来出现了许多先进MATLAB是当今比较常用的科学计算软件，适合许多学科的学习研究的控制算法和智能控制策略，但典型的PID控制和各种改进型PID控且功能强大，还不断扩充和完善了许多自动控制相关的工具包和软件。[1]制仍是过程控制的最实用的控制策略。但是近年来工业过程控制的复MATLAB不仅可以进行强大的数值运算，还可以为科学研究和工程设杂度越来越高，相应的对控制效果和效率的要求也随之提高。传统PID计提供建模和仿真的环境。它包含的Simulink可以对各种动态系统进仿真和分析，是比较先进且高效的系统仿真软件。MATLAB的调节的参数在整定后便投入过程控制中不再改变，缺乏灵活性和快速行建模、可性，而参数可调节的各种自适应PID在一定程度上可以提高其适应性，包含的模糊逻辑工具箱(FuzzyLogicToolbox)功能强大且方便易用，以对模糊控制进行方便和有效的设计和分析。同时保持原有的稳定性和可靠性，从而改进控制系统的控制效果。首先通过模糊逻辑工具箱建立PID参数的模糊推理系统，模糊逻模糊PID控制器是通过模糊推理进行PID参数的在线实时调整，模糊推理的规则来源于PID调节过程的各个阶段对参数的不同需要，辑工具箱可以采用命令行或图形用户界面(GUI)两种仿真方式进行模糊根据PID控制器的输入量的情况去实时修正PID控制器的参数，以达系统的仿真，2模糊PID控制器的结构设计输出变量△KP、△KI和△KD。定义输入变量和输出变量的模变量e和ec，隶属函数都选择最易实现的三角函数。通过之前的分析编辑模PID控制器的三个基本参数KP、KI和KD，通常先根据操作经验和计糊子集，算仿真确定初始值，再根据实际的控制对象进行修改，最后投入实际运糊控制规则，通过编辑器所提供的模糊规则观察器和输出曲面观察器行过程进行细微的调节，以得到相对理想的最终控制效果。因此传统对模糊控制器进行适当调整，并将最后编辑好的模糊控制器送入Mat－以便之后在Simulink环境中进行模糊控制模块的嵌PID控制最困难的部分就是基本参数的确定，需要丰富的调试经验才能lab的工作空间中，找到相对合适的参数值，通常为了保证系统的稳定性必须在一定程度入。上降低控制的灵活性和反应速度。模糊PID作为参数自调整PID的一种方法，是通过将PID调节过程中的专家经验转变为模糊规则，通过模适当提高糊推理来修正调整其参数，在保证经典PID稳定性的前提下，控制的灵活度。模糊控制是智能控制的一个重要分支，将人的自然语言所包含的知识转化为模糊函数，再通过计算机系统进行识别处理。模糊控制并不---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---是将控制过程变模糊，而是将带有模糊性的人类语言和表述转化为函数，再交给计算机系统进行处理。模糊控制对于复杂的控制对象，尤其是无法用建立精确模型进行分析的控制对象，可以得到很好的控制效果，但前提是需要科学合理的设计和模糊规则。PID参数的调节过程可以提炼出比较丰富的专家知识和操作经验，但同时又是一个分线性且耦合度高的控制环境，因此采用模糊控制进行调节容易实现，且效果明显。经典PID控制算法公式为：图1模糊推理系统编辑器áde(t)然后在Simulink仿真环境中进行模糊PID控制系统的搭建，选取u(t)??Ke(t)??Ke(??)dx??K??á其中，u(t)为控制的输出阶跃信号作为系统的外部干扰信号，选取典型二阶函数作为系统的传dt，递函数，将阶跃信号、传统PID控制信号和模糊PID控制信号共同送入KP为比例增益，KI为积分增益，KD为微分增...