模糊自整定PID控制器的研究及应用

在当今全球都在努力推动工业发展步入工业4.0时代的大背景下,工业自动化程度越来越高,同时也使得工业控制系统的控制对象和环境变得更为复杂多变,这也同时意味着对控制算法有了更苛刻的要求。目前,常规PID控制算法,由于算法简洁、可靠性好和稳定性高等特点,常常在工业控制中得到使用,常规PID控制通常应用在线性的和能建立确切的数学模型的实例系统中。然而在现代面对复杂多变的控制对象和环境,常规PID控制并不能完全的完成系统设定的控制要求,而且在现实的工业场合,传统PID参数调整方法比较复杂,调整出的参数往往性能不佳,难以应付复杂多变的工业控制环境。为了适应现代工业控制的需求,就要用不断新的控制算法与传统的控制算进行融合,取长补短。模糊控制技术作为智能控制才出现的一种控制方式,不需要被控对象的精确数学表达形式,而是基于人类的思维以及工程经验,用转化的言语规则去描述控制。这就避免了工业现场中遇到复杂、非线性和难以建立精确数学模型的状况.模糊控制的特点刚好弥补了传统PID控制的弱点。本文依据模糊控制和传统P1D控制各自的特点,参考对应的优缺点,完成模糊自整定PID控制器的设计。然后在传统PID控制器基础上,依据前期集成的规则库实施模糊推理,完成PID参数的实时自整定。同时为了考究算法的可靠性,本文以一定的数学模型作为控制对象,并在MATLAB/Simulink仿真环境中结合不同的控制器和算法对整个系统进行控制仿真,并对控制结果进行比较分析。为了进一步证实模糊自整定PID控制的可行性,同时又以直流无刷电机调速为实例,结合模糊自整定PID控制算法完成实现电机调速系统的硬件和软件等相关工作,这样就可以更直观的看到模糊自整定PID控制器的调节效果。