[发明专利]一种自整定模糊PID控制方法

说明书

本发明涉及一种自整定模糊PID控制方法，针对常规PID控制器整定不良、适应性差、控制精度不理想的现状，提出了动态过程中自动整定模糊PID的控制方法，该方法可加快响应速度、提高调节精度，改善稳态性能、减小超调和振荡、增强鲁棒性，同样精度要求下可缩短过渡时间。同时利用Matlab的Simulink工具箱对系统进行仿真，结果表明自整定模糊PID控制方法鲁棒性好、控制精度有效提高，具有较高的实际应用价值。

技术领域

本专利申请属于智能控制技术领域，更具体地说，是涉及一种自整定模糊PID控制方法。

背景技术

金属冶炼、石油化工、纺织机械等工业控制领域对其控制实时性、快速性、准确性提出的要求越来越高。PID以其完全独立于对象的数学模型控制机理的优点被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可设计精确数学模型的确定性控制系统。但是当控制系统复杂时，难以取得理想的控制效果，甚至会导致系统不稳定。智能控制具有学习能力、对变化环境的适应能力以及自组织协调能力，能够应用到复杂系统的控制中。因此，将智能控制方法和常规PID控制方法结合起来，可以充分发挥两种方法的优点，提高控制系统的整体性能。

在实际生产现场中，k_p、k_i、k_d整定方法较为繁琐，常规PID控制器k_p、k_i、k_d整定不良、性能欠佳、适应性差。而模糊控制的控制精度却不理想。

目前关于改进PID控制算法有很多，这些方法通篇阅读下来并没有详细给出改进要点所在，比如说控制器设计介绍较为笼统，原理介绍过于冗长，验证介绍稍有疑惑，未能让读者对其有一个清晰的了解。本发明创新之处除了算法上优势之外，在参考上解决了此类改进PID 控制算法的不足。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种自整定模糊PID控制方法，在系统结构和算法上解决了常规PID控制技术和模糊控制的缺陷。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种自整定模糊PID控制方法，包括将模糊控制和PID控制结合起来，构建自整定模糊PID控制器，该自整定模糊PID控制器以误差e(k)和误差变化率Δe(k)作为输入，在PID控制算法的基础上，通过计算当前误差e(k)和误差变化率Δe(k)，利用模糊控制规则在线进行模糊推理，通过查询模糊矩阵表对比例k_p、积分k_i、微分k_d进行实时调整，满足不同时刻的e(k)和Δe(k)对控制参数k_p、k_i、k_d模糊自整定的要求。

将模糊控制和PID控制结合起来，构建自整定模糊PID控制器，利用模糊控制规则对比例k_p、积分k_i、微分k_d进行在线自调整，也就是k_p、k_i、k_d模糊自整定是找出比例k_p、积分k_i、微分k_d与误差e(k)和误差变化率Δe(k)之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e(k)和Δe(k)，根据模糊控制规则对k_p、k_i、k_d进行在线修改，满足不同e(k) 和Δe(k)对k_p、k_i、k_d的不同要求，从而使被控对象动态性能、静态性能满足需要。

本发明技术方案的进一步改进在于：具体步骤为：

步骤a：设计模糊控制器；

步骤b：设计PID控制器；

步骤c：系统建模；

步骤d：仿真验证，构建出自整定模糊PID控制器。