PDF《种智能 Pl D复合控制器的设 计》

1 3 ) 作者简介:伍铁斌 (

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8 1 一),男,研究生,研究方向为 人 工智 能控制;

刘祖润(1952一),男,教授 , 研究 方向为控制理论 与应用、智能优化.皇动化与仪衰2

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4 ) 田 维普资讯 http://www.cqvip.com

1 复合控制器的设计由于常规 模糊控制器 只具 有比例一 微分作用,而缺 少积分环 节,因此不 可避免地 产生稳态误 差,为此 引入 P I D 控 制策 略 ,构 成如图1所 示的整定PID复 合控 制器.在 误差较小时采用模 糊控制,加快响应速 度,在误差 较大时采 用 混沌 P I D控制而不是常规 的PID控 制,以提 高稳态精 度 和鲁 棒性.该 复 合控 制 器具 有 无超 调,无静差,鲁棒性强 等特点,实现了模 糊控制器对非线性和不确定复杂系统的有效控制,克 服了常规模 糊控制器有 稳态误差现象,实现了传 统PID优 良的稳 态性能,克服了传 统PID的大超 调 和振 荡 .特 别 是对 一些时滞 性 比较 大 或不 易 获得 精确数学模型的系统 具有 极好的控制效果.图1PI D 复合 控制器Fig.

1 PI D c o mp o u n d c o n t r o l l e r

1 .

1 模 糊控 制器 的设 计模糊控制 算法主要 包括三个环 节:精确 量模糊化,模糊 控制 规则 推理 , 模 糊判 决与解 模糊.在 模糊控制中,输入、输出数据 常常 是精 确量,由于 模糊控制对数 据进行处 理是 基于模糊集 合 的方法 , 因此 要 对精 确化 数据 进行 模糊 化 .本文 炉温 控制 系统 算法 为 二维模 糊控 制算 法,确定模 糊 变量 为:――炉温温 度偏 差;

――炉温温度 偏差 变化 率;

E/l_―一控制量输 出 电压 ;

误差e的模 糊变量E选 取PB、PM、 P S 、 Z E、 N S 、 N M、 N B共 7个语 言值.误 差 变化 e 的模 糊 变量 E c 选取PB、 P M、 P S 、 Z E、 N S 、 N M、 N B共 7个 语言值,控制量M的模 糊变量也选取PB、 P M、 P S 、 Z E、 N S 、 N M、 N B共 7个 语言值.的模 糊 规则 表如表1所 示,然后 进 行适 当解模 糊 得到 控制 量U.圈表1关于U的 模 糊规 则表Ta b .

1 F u z z y r u l e s o f U NB NM NS ZE P S P M PB

1 .

2 混沌 P I D控 制器 的设 计混沌是 存在于非线性系统中的一种较为普遍的现 象 .混 沌 运动 具 有遍 历性等特点 , 它能在一 定的范围内按 其 自身 规律不重复地遍历所有状态.PID参 数整定是一项 十分繁琐 的工作,PID控制效果取决其 参数的选 定 .提 出一 种 规范 化PID控制 器参数混沌 优化 整定方案 , 采 用混 沌优化算 法实现规范化PID参 数整 定 .如 果利 用混 沌变 量对 P I D参数进行优 化搜 索,将比其 它PID参 数整定方 法 更具 有 优越 性.首先对系统的误差变量{e(k))进行归一化处理.误差 变量为e(后)=,.(后)-y(k),式中r(k)为控 制系统的设定值,Y( k) 为被控对象的输出响应,对e(k)作如 下处 理,使其 分布 在[ -

1 ,

1 ] 区间【 l l 】 . f

1 , ……P e ( k ) >

1 e ( k ) = { p e ( k ) , ……l p e e ( k ) I ≤1 (

1 ) 【 一1,……P . e ( k ) < -

1 式 中系数 P 定义为pe=f1/[r(O)-y(O)】f=f1/e(0)】f采用 文献[

1 ,

2 ] 提 出的规 范化数字 P I D控 制算式 u ( k ) = u ( k - I ) + . j } e ( k ) 一e(k-1)]+.j}e(k)+.j}(k)-2e(k-1)+e(k-2)](2)式中系数 满足 : O < k k i . . j }

1 (

3 ) 对规 范化 P I D控制 器 的输 出u ( k ) 进行 比例放 大u( k) = . j } u ( k) ( 4) 且 比例 系数 k 满足:O