模糊自整定PID控制器的设计与仿真

常规PID控制器因结构简单、鲁棒性好、参数调整方便等,常被用于工业过程控制.但其参数整定是在获取被控对象数学模型的基础上根据一定的规则来确定的,难以适应复杂多变的控制系统.针对其参数整定效果不良、调试时间长、对被控对象适应性差等缺点,将模糊控制与PID控制相结合,设计了模糊自整定PID控制器.在常规PID控制器基础上,根据相应的模糊规则进行模糊推理,实现PID参数的在线自整定.仿真结果表明,模糊自整定PID控制器,不仅具有模糊控制快速、适应性强等优点,又有PID控制精确度高的特点,使系统有较好的控制作用,因此具有较好的工业应用前景.     

基于参数自整定模糊控制的永磁同步电机矢量控制调速系统

针对采用SVPWM调制的永磁同步电动机的矢量控制系统,介绍参数自整定模糊控制策略,该策略吸收了空间脉宽调制、模糊控制和PID控制的优点,能够按照被控制对象的性能要求,通过模糊控制规则自动整定控制器参数,速度调节采用模糊自整定控制器,改善了系统的性能.仿真结果表明,基于参数自整定模糊控制与常规PID控制的水磁同步电机调速系统相比,具有良好的动态,稳态性能以及较强的鲁棒性,从而证明了这种设计方法的合理性和优越性.     

波形分析法模糊自整定PID控制应用研究

在分析空调系统常规PID自整定控制局限性的基础上,指出利用偏差及偏差变化量作为PID参数调节判据是常规PID自整定控制难以取得理想控制效果的根源,从而引入波形分析法求解控制过程的性能指标即超调量与调节时间,并提出利用性能指标作为PID参数调节的判据将克服常规PID自整定控制的局限性.对性能指标与PID调节器参数的关系进行了分析,给出了根据性能指标进行PID调节的模糊控制规则,基于上述规则建立了空调机组模糊PID控制系统数学模型,并进行了仿真.仿真结果表明,该波形分析法模糊自整定PID控制可以较好解决如空调系统等大、纯滞后受控对象的控制,得到较理想的控制性能指标,并因此获得较高的经济效益.     

参数模糊自整定PID控制器在皮革收缩温度测定仪中的应用

针对皮革收缩温度测定仪的温度控制系统提出了一种参数模糊自整定PID控制方法,该方法集中了模糊控制和常规PID控制两种控制的优点.在重点介绍了模糊PID控制器的设计方法基础上,并利用MATLAB软件分别进行了参数模糊自整定PID控制系统和常规PID控制系统的仿真实验.仿真实验结果表明,参数模糊自整定PID控制方法使皮革收缩温度测定仪的温控系统的性能得到很大的改善.     

基于Matlab的模糊自整定PID控制器仿真研究

将模糊控制与PlD控制结合,利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定.利用MATLAB的模糊控制工具箱以及Simulink对其进行了仿真,结果表明设计的自整定PID模糊控制器具有控制精度高,超调小,动态性能好的特性.     

带有积分器的可调因子FCA在DCS中的应用研究

研究一种带有积分器的可调因子模糊控制算法并将其应用到实际分散控制系统中.研究模糊控制与常规PID控制的关系,以解决模糊控制参数整定困难的问题,并通过Simulink仿真验证了PID控制器参数整定理论对模糊控制器参数选取的指导意义及模糊控制的强鲁棒性.设计了模糊控制算法在分散控制系统中的具体实现方案.详细论述了高级控制算法嵌入装置的模块添加步骤以及模糊控制模块的增量式算法、跟踪信号及手自动无扰切换的实现方法.最后通过控制实例验证了本方案的可行性及有效性.     

直接蒸汽加热器温控系统的仿真研究

针对直接蒸气加热器出口温度具有非线性、时生性、大滞后等特点,建立了直接蒸汽加热器温控系统的数学模型.提出了一种模糊PID温度控制方案,它将常规PID控制和模糊控制二者优点相结合,利用模糊控制规则对PID参数进行自整定,有效提高了系统的抗干扰能力和适应参数变化的能力,保证了加热器出口温度的精确控制.MATLAB仿真结果证明了该方案的正确性和实用性.     

模糊PID复合智能控制参数自整定研究

介绍了一种新的Fuzzy 自适应PID控制器的设计原理及参数自整定方法,该方法充分结合了常规PID与模糊控制的优点,将整个控制过程实施分段控制,通过分析PID参数在偏差调节中的作用,采用模糊控制来实现参数自整定。基于该思想,我们利用STC80C52RC设计了一种智能化温度控制仪,通过实践运行表明,其控制效果比常规单一控制更优越。     

基于参数自整定模糊PID的挤压式供水系统

研究挤压式供水系统优化控制问题,系统存在控制多变的参数.为保证整个系统稳定运行,通过分析系统管网压力近似数学模型可知,采用常规PID去控制挤压式供水系统,难以保证系统适应控制系统的参数变化,压力始终有较大波动,稳定性差.为解决上述问题,提出了将模糊控制与PID控制相结合的方法,设计了一种参数自整定模糊PID控制器去控制挤压式供水系统,弥补了系统稳定性差的问题.并在MATLAB仿真软件中进行了仿真验证,为供水系统稳定性控制提供了依据.     

中央空调房间温度智能PID控制的仿真研究

中央空调房间温度控制系统是一个复杂系统,针对一次性整定得到的PID参数难以保证系统控制始终处于优化状态和良好的品质特性,提出了参数自整定方法,通过实时改变PID参数从而保证控制系统的优良品质。结合粒子群优化算法和模糊控制以及传统PID控制各自的优势,设计了一种新的自适应模糊PID控制器。鉴于PID控制器的性能完全依赖于其参数的整定和优化,采用粒子群算法离线优化PID参数,并利用模糊控制在线调整PID参数,以取得良好的控制效果。利用Matlab软件进行了数字仿真。仿真结果表明,方法调节精度较高,调节迅速,超调小,具有一定的可行性。     

基于遗传算法的模糊PID控制在水轮发电机组中应用研究

水轮发电机组系统是一复杂的系统,常规PID控制很难满足高性能控制要求,本文设计了一自适应模糊PID控制器,模糊推理系统可在线整定PID参数,模糊控制系统的隶属函数和推理规则采用遗传算法优化。仿真实验表明这是一种有效的控制策略,尤其在启停机过程及负载扰动过程较传统PID控制具有更好的鲁棒性和稳定性。     

基于模糊PID控制的变排量液压马达系统仿真

与定排量液压马达系统相比较,变排量液压马达系统可降低流量消耗、提高总体效率、减小设备尺寸,且具有响应速度快等优点,能满足大功率和大惯量负载使用需求。针对液压伺服系统的非线性和负载参数的时变性等特点,对变排量液压马达控系统制策略进行了研究,通过对其进行AMESim建模仿真,分析了其速度控制和运动位置控制方法。由于常规PID控制器的控制参数在系统动态响应中是固定不变的,液压系统在工作过程中受到负载扰动而使得输出速度波动较大,从而造成不平稳性。故采用模糊自整定PID控制方法,在线实时调整PID控制参数,运用AMESim和Matlab/Simulink软件对该伺服系统进行联合建模仿真。仿真结果表明,与常规PID控制相比较,模糊PID控制在响应速度和平稳性等方面具有显著优势。     

模糊整定PID控制在水电机组中应用研究

传统的水电机组PID控制不能根据系统的动态过程自动调整控制参数，系统在工况变化时很难达到较好的控制效果。本文提出一种改进的智能自适应模糊PID控制系统，模糊推理输出在线修改PID参数，并探讨了如何整定PID参数以达到最优控制效果。仿真实验表明这是一种有效的控制策略，尤其在启停机过程及负载扰动过程较传统PID控制具有更好的鲁棒性和稳定性。     

直驱式巷道超前支架油缸控制方法

考虑到传统的阀控液压系统存在伺服阀容易因受到油液污染而无法正常工作、阀控液压系统效率低、节流损失大、造成能源浪费等问题,研究一种基于伺服电机直驱液压泵的超前支架电液控制方法.伺服电机直驱液压泵系统由于电机的启动和转向过程中存在滞后性,因此使用常规PID算法的控制效果较差,使用模糊PID算法对伺服电机直驱液压泵系统进行控制.使用Matlab/Simulink仿真软件建立本文研究的直驱泵控巷道超前支架控制系统的仿真模型,并建立超前支架的实验样机,使用常规PID与模糊PID算法进行对比研究,研究结果表明:模糊PID算法作用下,伺服电机直驱液压泵的超前支架液压缸位置变化的超调量更低,调整速度更快,能够快速跟踪给定信号曲线,具有较好的鲁棒性.     

简化的模糊PID控制器研究

为了克服常规PID控制器的缺点．提出了一种简化的模糊PID控制策略。首先利用扩充临界比例带法将PID公式简化为只有一个控制参数蜘，然后通过模糊控制规则和模糊推理确定一张模糊控制表。在实时控制中通过查询模糊控制表，在线调节参数和，可以提高PID控制算法的适应性和鲁棒性。对比仿真试验的结果表明，简化的模糊PID控制器的控制性能明显优于常规PID控制器。     

模糊PID控制在机床阀控马达系统中的联合仿真

针对机床中阀控马达系统超调大、调节慢、易受外界干扰等问题,将传统PID控制系统改进为模糊PID控制系统,以获得更好的控制效果.首先建立机床阀控马达系统的传递函数模型,并在此模型的基础上,建立了系统的AMESim/Simulink联合仿真模型,根据联合仿真得到系统的阶跃响应曲线和机床工作台的实际位置误差曲线.结果表明,模糊PID控制不仅使系统的超调量大大减小,调节更快,提高了系统的适应性、稳定性和动态性能,而且控制精度得到极大的改善.经改进的系统可以为企业提供一定的理论依据,提高企业经济效益,具有很高的实用价值和很好的应用前景.     

模糊PID参数自整定无功补偿方法的研究

为提高无功功率的补偿效果,在常规的PID控制和模糊控制的基础上,本文提出了一种模糊PID参数自整定无功补偿方法。该方法采用两输入三输出的形式,以功率因数和功率因数变化率作为输入设计PID控制系统,采用模糊推理对PID控制器的控制参数进行在线整定,给出了参数自整定的规则。利用MATLAB软件对其进行计算、仿真,其结果符合预期目标。此方法既能提高无功补偿的效率,又能增强系统的跟随性。     

基于模糊自适应PID的材料试验机控制系统

如何科学有效地达到对材料试验机的应力速率及应变速率控制,是目前试验机领域的关键问题;液压万能材料试验机是一种典型的非线性时变系统,无法建立精确的数学模型;由此将常规PID控制和模糊控制两种控制策略结合起来,构成模糊自适应PID控制;该控制方法在液压万能材料试验机上获得了良好的应力速率、应变速率、位移速率控制以及定荷、定应变、定位移控制的试验结果,使控制性能得到了改善。     

基于FUZZY-PID直流调速系统的仿真与分析

针对常规PID在直流调速系统中控制参数难以整定等问题,在对直流调速系统建模的基础上,以偏差e和偏差变化率ec作为输入,找出常规PID的三个参数与e和ec之间的模糊关系,在运行中通过检测e和ec,根据模糊推理原理来对三个参数在线修改,从而满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定的要求,以此设计了一种基于模糊控制原理的PID控制器,并对采用FUZZY-PID控制的直流调速系统的动态过程进行仿真分析.仿真结果表明:采用FUZZY-PID控制策略的直流调速系统响应快、超调较小、鲁棒性强,较传统PID控制具有更好的动、静态特性,这说明了这种控制策略的正确性和有效性.     

Robustness of fuzzy PID controller due to its inherent saturation

In this paper, an inherent saturation of the fuzzy proportional–integral–derivative (PID) controller is revealed due to the finite fuzzy rules used. An equivalent structure and model of the fuzzy rule base is derived to show a saturation property. The bandwidth of the fuzzy PID control system can be adjusted by changing saturation parameter. Parameters of the fuzzy PID controller can be designed based on the inherent saturation. Compared with the conventional PID controller, the fuzzy PID controller has two advantages because of the inherent saturation: (1) without the additional filter, it can prevent impulse signal effectively; (2) without the additional anti-windup structure, a robust performance can be maintained when the input saturation occurs. The fuzzy PID controller is applied to an integrated circuit curing process. The simulation and experiment results demonstrate these effects of the inherent saturation, and its influence to the robustness of fuzzy PID controller.