模糊PID控制器的设计与仿真研究

摘要：本文把MATLAB中的Fuzzy Toolbox和SIMULINK结合起来，讨论了模糊逻辑控制器的设计与仿真问题，以实现PID控制器参数的自调整，提高系统控制的精度。仿真结果表明，模糊PID控制器明显改善了系统的动态性能和稳态性能，使系统控制达到了满意的效果，对系统控制和系统的调整具有一定理论价值。
关键词：模糊PID控制器；SIMULINK；参数调整；仿真

0 引言
在工业生产过程中，许多被控对象随着负荷变化或干扰因素的影响，其对象特性参数或结构发生改变，而且现代工业生产过程往往都是时变、非线性、大时滞的复杂系统，系统的精确数学模型往往难以获得，经典的PID控制方法遇到了难以克服的困难，而且在实际生产现场，由于常规PID参数整定方法繁杂，其参数整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性差。
人们一直在寻求PID参数调整的自适应技术，以适应复杂的工况和高指标的控制要求。随着控制理论和计算机技术的发展，人们利用人工智能的方法将操作经验作为知识存入计算机中，根据现场实际控制情况，计算机能根据工况和控制要求自动调整PID参数，实现PID的智能控制。本文将模糊控制与PID控制结合起来，构造自适应模糊PID控制器，实现PID参数的最佳调整，以增强系统对不确定因素的适应性。

1 自适应模糊PID控制器的设计
以常规PID控制为基础，采用模糊推理理论，将被控制量的偏差e和偏差变化率ec作为二维模糊控制器的输入变量，通过模糊控制器的输出变量，利用模糊控制规则在线调整PID各参数，便构成了自适应模糊PID控制系统。自适应模糊PID控制器结构框图如图1所示。