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34' 《测控技术》2004年笫23卷第12期 文章编号:1000―8829(2004)12―0034―02 可组态模糊PID自调整控制器设计 Design of Configurable Fuzzy and PI D Self-Adjusting Controller 摘要:提出了一种实用的自调整模糊PID综合控制算法,并在 嵌入式智能控制器中进行了实现,该算法兼具PID控制和模糊 控制的优点,实现了对过程参数的无稳态误差控制,同时具有 参数整定方便,鲁棒性强的特点.控制实验证明该控制策略有 效、可行. 关键词:模糊PID自调整;

控制器;

鲁棒性 中图分类号:TP273 文献标识码:B Abstract:A kind of fuzzy PID self-adjusting control algorithm has been researched and realized in all embedded intelligent controller.This algorithm combines advantages of PID and fuzzy control,including non static error control,easy parameter setting and strong robustness.The advantages and validity of this control strategy have been verified by control experiment. Key words:fuzzy&PID self-adjusting control;

controller;

robusmess 以模糊集合论、模糊逻辑推理为基础的模糊控制方法仍在 不断地发展完善【l】,作为一种实用的控制策略,模糊控制有良 好的动态特性,并且不要求对被控对象建立数学模型.然而, 在工业过程控制中,普通的模糊控制算法不能满足被控对象对 稳态误差的要求.为了解决这一问题,有许多方案可供选择【2J, 如模糊PI串联控制、比例因子自调整控制等,作者对这些方 法进行了实验研究,结果表明它们对控制性能有所改善,但模 糊PI串联控制容易出现振荡,而比例因子自调整控制稳态精 度较低.鉴于此,作者提出了一种自调整模糊PID分段综合控 制方法,即在不同的控制阶段采用不同的控制策略.这种方法 融合了模糊控制与PID控制的优点,但难点在于两种控制方法 的切换机制的确定,切换不当会造成被控对象参数在切换点附 近的振荡.本研究提出了一种基于模糊规则的切换机制,并将 这种模糊PID自调整控制方法在自行研制的嵌入式智能控制器 中使用,实验证明了这种控制方法的可行性. 1模糊PID自调整控制的实现 1.1模糊PID自调整控制器结构 收稿日期:2004―01―05 作者简介:刘泽(1973一),男,讲师,博士,主要研究颁域 包括智能测控、过程层析成像. (北京交通大学电子信息工程学院,北京100044) 刘泽(北京联合大学机电学院,北京100020) 刭、秀芳 为融合模糊和PID两种控制方法的优点,用Fuzzy与PID 分阶段控制,Fuzzy完成动态部分控制,PID完成静态部分控 制.控制器的组成结构如图1所示.PID控制与模糊控制并行 对过程的偏差进行运算,控制作用的输出由控制综合模块根据 被控对象当前状态及历史状态决定输出控制量.其中模糊控制 中比例因子的调整由参数调整模块实现,控制作用综合模块完 成控制方式的切换,这一模块的输入包括:偏差值e、偏差变 化率出、控制作用输出变化率幽. 图1控制器结构图 1.2模糊PID自调整控制中PID控制及模糊控制的参数整定 对模糊PID自调整控制的参数整定应包括PID参数的整 定、模糊控制参数整定和切换模块参数的确定,为在不同阶段 分别体现模糊控制与PID控制的优点,PID控制整定为适合稳 态控制的方式,模糊控制设定为适用于动态控制的方式,然后 确定控制切换参数. PID控制采用增量型控制算法 "(的="(妨―缸(枣一1)刊匕{【《是卜e(扣1)】+瓦d盎)/T,- +乃【"七)【"女卜2e(k-1)+e(k-2)l,￡) (1) 式中,K、正、乃分别为比例增益、积分时间、微分时间;