模糊PID控制器仿真研究

论文摘要

科学技术和人工智能的不断发展，促使自动控制向智能控制的方向发展，作为一种新的控制技术，智能控制已经在越来越多的控制领域得到了广泛的应用。 PID控制是最为传统的一种控制技术，自18世纪引入控制领域以来，一直保持着它在工业过程控制中的主导地位，被誉为控制领域的常青树，据统计工业控制的控制器中PID类控制器占90％以上。PID控制器是最早出现的控制器类型，因为其结构简单，各个控制器参数有着明显的物理意义，调整方便，所以这类控制器深受工程技术人员喜爱。 模糊控制是以集合论、模糊语言变量与模糊逻辑推理为基础，以先验知识和专家经验为控制规则的一种智能控制技术。由于其可以从行为上模拟人的模糊推理和决策过程；不需要对象的数学模型即可以实现较好的控制；可以实现非线性控制。使得其具有了强大的生命力，在众多领域获得了成功的应用。 本文在分析智能控制技术的基础上，阐述了PID控制技术和模糊控制技术的发展现状和模糊控制技术的原理，以模糊PID控制作为研究对象，主要进行了以下几个方面的工作： (1)尝试性讨论了模糊控制在控制系统中的实现形式，并对一些典型的形式进行了慨要性的描述。 (2)针对模糊PID控制，用MATLAB中的Simulink和Fuzzy工具箱，对不同控制对象进行了仿真研究。在模糊规则的建立时，对控制过程进行了充分分析，并反复进行了多次试验，建立的模糊规则通过仿真和实际验证达到了比较理想的控制效果。 (3)结合仿真研究结果，对PID控制规律、三维模糊控制规律、模糊PID控制规律进行了比较。比较结果表明模糊PID控制器在控制过程的前期阶段具有模糊控制器的优点，而在控制过程的后期阶段又具有PID调节器的优势，因此是一种性能优良的控制器。 (4)将本文研究的模糊PID控制技术用于直流电机调速控制中，并构建了直流电机调速控制控制系统，通过试验得出的结论进一步说明了模糊PID控制具有良好的动态和静态特性，是一种性能优良，而且较容易实现的控制方案。

论文目录

• 摘要
• Summarry
• 第一章 绪论
• 1.1 典型的智能控制技术
• 1.1.1 模糊控制技术
• 1.1.2 基于知识的专家控制
• 1.1.3 人工神经网络
• 1.1.4 遗传算法
• 1.1.5 综合智能控制技术
• 1.2 PID控制技术
• 1.3 模糊控制技术
• 1.4 模糊控制方法的研究现状
• 1.4.1 Fuzzy-PID复合控制
• 1.4.2 参数自整定模糊控制
• 1.4.3 模型参考自适应模糊控制
• 1.4.4 自组织模糊控制
• 1.4.5 具有自学习功能的模糊控制
• 1.4.6 多变量模糊控制
• 1.5 模糊PID控制
• 1.6 项目研究的目的和意义
• 1.6.1 PID控制是一种基本控制方案
• 1.6.2 模糊PID控制是学科交叉的前沿研究领域
• 1.6.3 模糊PID控制是一种性能优良的控制器
• 1.6.4 模糊PID控制具有传统PID控制类似的结构
• 1.7 项目研究内容
• 第二章 PID控制和模糊控制理论概述
• 2.1 PID控制概述
• 2.2 模糊控制技术概述
• 第三章 模糊控制技术在控制系统中的实现
• 3.1 模糊控制基本原理
• 3.1.1 模糊器
• 3.1.2 模糊推理机
• 3.1.3 解模糊器
• 3.2 模糊控制在控制系统中的实现
• 3.2.1 模糊参数控制
• 3.2.2 模糊复合控制
• 3.2.3 变结构模糊控制
• 3.2.4 两级模糊控制器
• 3.2.5 规则自调整模糊控制
• 3.2.6 递归模糊控制
• 3.2.7 模型参考模糊自适应控制
• 3.2.8 神经模糊控制
• 第四章 模糊PID控制器的MATLAB仿真
• 4.1 模糊PID控制的设计
• 4.2 仿真研究
• 4.3 调节规律比较
• 第五章 模糊PID控制直流电机调速系统
• 5.1 系统构成
• 5.2 工作原理
• 5.3 控制策略
• 5.4 控制软件
• 5.5 试验结果
• 第六章 结论及展望
• 致谢
• 附录
• 参考资料
• 原创性声明
• 关于学位论文使用授权的声明
• 中文详细摘要