[实用新型]一种简化的模糊PID控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及PID控制器，尤其涉及一种简化的模糊PID控制器。

背景技术

PID控制器(比例-积分-微分控制器)，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，通过对Kp、Ki和Kd三个参数的设定来实现系统调节。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。

现有技术中，模糊PID控制器是在普通PID控制器的基础上，加上一个模糊控制环节而构成。其中，模糊控制环节根据系统的实时状态，在线分别调节PID控制器的三个参数。由于此种控制方式需要同时在线调节PID控制器的三个参数，模糊推理规则过于复杂，所表达的专家经验知识往往是粗略和不全面的。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的弊端，提供一种简化的模糊PID控制器。

本实用新型所述的简化的模糊PID控制器，包括PID调节单元，还包括采样模块、数据处理模块、以及控制参数储存模块；其中，所述数据处理模块根据采样模块的采集数据自控制参数储存模块中选取对应的控制参数值并发送至PID调节单元，所述PID调节单元根据此接收到的控制参数值进行调节。

本实用新型所述的简化的模糊PID控制器中，将PID公式简化为只有一个控制参数，并根据模糊控制规则和模糊推理确定该控制参数在各种工况下的取值，从而可根据实际工况查询到当前工况下对应的控制参数值，并利用此控制参数值进行调节，使得PID控制器具有了在线自适应功能，克服了被控过程变化对控制效果的影响。

附图说明

图1为本实用新型所述简化的模糊PID控制器的结构示意图；

图2为本实用新型所述简化的模糊PID控制器中的控制参数K_p的取值与各因素的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本实用新型所述的简化的模糊PID控制器，包括PID调节单元，还包括采样模块、数据处理模块、以及控制参数储存模块；其中，所述数据处理模块根据采样模块的采集数据自控制参数储存模块中选取对应的控制参数值并发送至PID调节单元，所述PID调节单元根据此接收到的控制参数值进行调节。

本实用新型所述的简化的模糊PID控制器中，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，并根据模糊控制规则和模糊推理确定该控制参数在各种工况下的取值。所述控制参数在各种工况下的取值则被储存于控制参数储存模块中。

本实用新型中，控制参数K_p的取值与诸多因素有关。图2为控制参数K_p的取值与各因素的关系示意图。根据图2所示，e(t)是采样时刻被控量的偏差值，Δe(t)是采样时刻被控量的偏差变化率；K_e和K_Δe分别是偏差和偏差变化率的量化因子，K_ΔKp是ΔK_p的比例因子；I_e和I_Δe分别为偏差和偏差变化率的量化值，I_ΔKp是ΔK_p的量化值，u(t)是最终由PID得到的控制量。通过对上述的量化因子和比例因子做适当的调整，就可改变控制参数K_p的取值。

本实用新型中，所述数据处理模块通过采样模块的采集数据而确定当前所处的工况，进而可根据当前实际工况查询到控制参数储存模块中储存的在当前工况下对应的控制参数值，所述PID调节单元则利用此控制参数值进行系统调节，使得PID控制器具有了在线自适应功能，克服了被控过程变化对控制效果的影响。本实用新型所述的简化的模糊PID控制器克服了现有的PID控制器不能在线调整的缺陷，同时又简化了调整过程。通过对比仿真实验的验证，本实用新型所述的简化的模糊PID控制器的控制性能优于现有的PID控制器。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。