一种新型混沌优化的模糊PID控制器设计ANewTypeChaosOptimizationDesignofFuzzyPIDController邹恩煜吴文君2李祥飞彳张泰山I(中南大学信息科学与工程学院长沙410083；株洲工学院电气工程系彳,株洲412008)摘耍提出一种最优模糊HD控制器的设计，该方法将混沌因子引入到模糊HD控制器参数域的全局优化搜索方法中，在优化过程中不断缩小寻优区间以提高搜索效率,能较快搜索到全局最优解。最后,对延迟的三阶系统进行仿真，并与Ziegler-Nichols规则的PID控制相比较，控制结果说明该方法是有效可行的。关键词模糊PID控制器参数混沌优化AbstractAnoptinuildesignschemeoffuzzyPIDcontmllerhadinthepa|>er・Then>eth(xlintnxlucesthechaosfactorstosearchingglobaloptimalfieldofpaninx^teisoffhzzyPIDcontroller・Tliehighefficiencyisobtainedl)ymntinuallyminimizingtheoptimalsearchinglegion,bywhichtheglol>aloptimalvaluecanl)eobtainedcpiickly.Finally,die(lelaywllliiivlord(n'systemissiniulatedandcompawdwithP1L)coiilrollerofZiegler-Nicholsrule・Theresultofcontrolshowsthatthemethodiseffectiveandfeasible・KeywordsFuzzyPIDcontrollerPanimeterChaosoplii］)iz(ition0引言PID控制具有许多优良品质，如较强的鲁棒性、结构简单、对模型依赖程度小、能满足大量工业过程的要求等，使其至今仍是应川得最广泛的控制规律之一。然而，在现代工业控制中，许多被控过程或被控对象机理复杂，常会遇上一些大滞后、慢时变、非线性的复杂系统，特别是当无法获得精确的数学模型时，采用常规的PID控制就很难获得满意的控制效果。模糊控制以其特有的优点，在那些难以精确建模、非线性和大滞后的控制系统中发挥了自己特有的功能。但足模糊控制也存在着控制精度不高的缺点。如果将模糊控制和PII)控制结合起来构成模糊PII)控制器，则会显示出更加优良的控制效果Hl。混沌是存在于自然界中一■种较为普遍的非线性现象。混沌运动具有随机性、遍历性、内在规律性等特点,能吸引系统的运动并将其束缚在特定的范围内。随机性，即它的表现形式与随机变量一样杂乱;遍历性，即它能不重复地经历特定空间的所有状态；内在规律性，即混沌变量是ih确定的方程导出的。混沌变量的这种特点可以用来进行优化搜索，利用混沌变量的随机性可避免系统陷入局部极小，利用英遍历性可确保系统寻找到全局最优点。本文将一种新型混沌优化方法应用到模糊HD控制器参数的确足中,将待优化变量转化为混沌变量,根据搜索进程不断缩小优化变量的搜索区间能较快12万方数据地搜索到参数全局最优解。本文在最后用具有延迟因子的二阶系统仿真，并与Z-N规则的PID控制相比较，控制结果说明了该方法的可行性。1模糊PID控制器基本调节原理1.1模糊处理采用二维输入模糊控制器，误差变量e(k)=r(k)-y(k)，其中r(人：)为系统的给定值，y(人：)为系统的实际输出值。模糊处理是将系统的误差e、误差变化率ec转化到相应的模糊论域，对e和％•进行量化处理。引入量化因子化.，饥，令e=e/ke.(1).ec=ec/采用文献［4］的方法，用非等距离法将误差玄、误差变化率&和输出uf的论域分别定义为{-2,-1,0,1,2}5个等级01丨EI「2201丨&C丨「2、2\e\<lx/l<1iai</2(2)仏<1■iai<z31<1211ec1<1人1ni]<1ec\<rn2|八I(3)rn2<\ec\1v:\ec\PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATION,Vol.25,No.12,December,2004式中：E与&同号；EC与Sc同号;0vIJ2J3；m\‘m2^<1o1.2模糊推理控制作用取决于误差及误差变化率的大小，控制系统在不同的状态下对控制规则中误差E与误差变化率EC有不同加权程度的要求。如误差较大时，控制系统的主要任务是消除误差，此时对误差的加权应该大些；当误差小时，控制系统的主要任务是使系统尽快稳定,减少超调，此时要求在控制规则中误差变化率的加权大些。本文中E、EC和勺的论域等级划分相等,采用规则自调整方式进行模糊推理⑸。<a#+(1-ajEC><a2E+(1-a2)EC><a3E+(1-a3)EC>式中<>表示取整运算，5、勺、幻为修正因子，取值范围在(0,1)区间中在线调整。1.3去模糊化去模糊化的作用是将上述经过了模糊处理的控制量今转化为精确控制量引入比例因子你：Up=kFUf(5)为防止...