第三章-模糊控制分析.ppt

* 2021/11/14 模糊控制通常以系统误差e和误差变化△e为输入语句变量,因此它具有类似于常规的PD控制器的特性。由经典控制理论可知，PD控制器可获得良好的系统动态特性，但无法消除系统的静态误差。 3.6 模糊控制的改进方法 从以上分析可知,模糊PID控制的设计主要涉及两个方面的内容。一是模糊控制器和常规PID的混合结构;二是常规PID参数的模糊自整定技术。 * 2021/11/14 一. 模糊控制器和常规PID的混合结构 3.6 模糊控制的改进方法 要提高模糊控制器的精度和跟踪性能,就必须对语言变量取更多的语言值，即分档越细，性能越好;但同时带来的缺点是规则数和计算量也大大增加，从而使得调试更加困难，控制器的实时性难以满足要求。 解决这一矛盾的一种方法是在论域内用不同的控制方式分段实现控制,即误差大时采用纯比例控制方式，当误差小于某一阈值时切换到模糊控制方式，当输入变量误差模糊值为零（ZE)时进入PI控制方式; 另一种方法是将PID控制器分解为模糊PD控制器和各种其他类型（如模糊放大器、模糊积分器、模糊PI控制器、确定积分器等）的并联结构,达到这两种控制器性能的互补。 * 2021/11/14 双模控制 双模控制器由模糊控制器（FC）和PI控制器并联组成。控制开关在系统误差较大时接通模糊控制器,来克服不确定性因素的影响;在系统误差较小时接通PI控制器来消除稳态误差。 控制开关的控制规则可以描述为: 3.6 模糊控制的改进方法 * 2021/11/14 串联控制 当|E|≥1时,系统的误差e和模糊控制器的输出u的和作为PI控制器的输入，克服不确定性因素的影响,且有较强的控制作用;当|E|=0时，模糊控制器输出断开，仅有e加到PI控制器的输入，消除稳态误差。 3.6 模糊控制的改进方法 * 2021/11/14 并联控制 当|E|≥1时,模糊控制器开关闭合，PI控制器的输出和模糊控制器的输出的和作为被控对象的输入, 克服不确定性因素的影响，且有较强的控制作用;当|E|=0时, 模糊控制器输出断开，仅有PI控制器控制对象, 消除稳态误差。 3.6 模糊控制的改进方法 * 2021/11/14 二. 常规PID参数的模糊自整定技术。 3.6 模糊控制的改进方法 运用模糊数学的基本理论和方法,把规则的条件和操作 用模糊集表示，并把这些模糊控制规则及有关信息（如评价指标、初始PID参数等）作为知识存入计算机知识库中，然后计算机根据控制系统的实际响应情况，运用模糊推理，即可自动实现对PID参数的最佳调整。 这种技术的设计思想是先找出PID三个参数与误差e和误差变化△e之间的模糊关系,在运行中通过不断检测e和△e，再根据模糊控制原理来对三个参数进行在线修改，以满足在不同e和△e时对控制器参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能。 * 2021/11/14 3.6 模糊控制的改进方法 根据对已有控制系统设计经验的总结,可以得出PID参数kp ，ki， kd 的自整定规律如下: （1）当|e|较大时,应取较大的kp和较小的 kd （使系统响应加快）且使ki=0（以避免过大的超调） （2）当|e|中等时,应取较小的kp（使系统响应具有较小的超调），适当的 kd 和ki（ kd 的取值对系统响应的影响较大） （3）当|e|较小时,应取较大的kp和ki（使系统响应具有良好的稳态性能）， kd 的取值要适当，以避免在平衡点附近出现震荡。 二. 常规PID参数的模糊自整定技术。 * 2021/11/14 3.6 模糊控制的改进方法 取语言变量|e|和|ec|的语言值为“大”、“中”、“小”,根据|e|和|ec|的不同组合状态，其模糊PID参数自调整的规则库可以有不同种类。下面给出某种组态下的规则库。 规则1 如果|e|是大, 则kp1=kp1‘，ki1=0，kd1=0; 规则2 如果|e|是中且|△e|是大, 则kp2=kp2‘，ki2=0，kd2=kd2’; 规则3 如果|e|是中且|△e|也是中, 则kp3=kp3‘，ki3=0，kd3=kd3’; 规则4 如果|e|是中且|△e|是小, 则kp4=kp4‘，ki4=0，kd4=kd4’; 规则5 如果|e|小, 则kp5=kp5‘，ki5=ki5’，kd5=kd5’; 其中kp1’~kp5‘,ki1‘~ki5’，kd1’~kd5’分别是在不同状态下对于参数kp、ki、kd用常规PID参数整定法得到的整定值。 二. 常规PID参数的模糊自整定技术。 * 2021/11/14 3.6 模糊控制的改进方法 自校正模糊控制 参数自