变参数自调整的FUZZY—PI控制器设计.pdfVIP

№．3 陕西科技大学学报 Jun．2008 · 88· J0URNAL OF SHAANXI UNIVERSITY OF SCIENCETECHN0L0GY V0L 26 文章编号：1000-5811(20o8)O3—0o88一O3 ‘ 变参数自调整的FUZZY—PI控制器设计 郭国法，张开生 (陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安 710021) 摘 要：简单的模糊控制器与常规的PID调节器相比虽具有较好的动态性能，并对控制对象 的参数和结构变化有较强的造应性，但是其稳态误差较大．作者所设计的变参数自调整模糊控 制器在控制过程中可以根据误差及误差的变化自动调整误差、误差变化的量化因子、比例系数 和积分系数，从而提高了控制水平．该系统已经在山西某药厂投入使用，达到了预期的目标，取 得了良好的经济效益． 关键词l参数自调整；模糊控制算法；控制器 中图分类号：TP273+．4 文献标识码：A 0 引言 简单模糊控制器通常具有FUZZY-P和FUZZY-D的控制作用，而不具备FUZZY-I控制作用[1 ]．与 常规的PID调节器相比，其虽然具有很好的动态性能，并对控制对象的参数和结构变化有较强的适应性， 但稳态误差较大，不能达到令人满意的效果．由线性控制理论可知，积分控制环节能消除稳态误差，但对动 态响应不利；比例控制环节可以加快动态响应过程，但又存在稳态误差．使用配合适当的PI控制则既能得 到较好的动态响应，又能达到较高的稳定精度，因此可将线性控制理论中的PI控制引入到模糊控制中，用 来改善简单模糊控制器的稳态性能，达到使其更加完善的目的． 控制作用引入方法不同，则产生的控制效果不同．当系统误差较大时，使用模糊控制器可以达到迅速 减小误差的目的；而当误差小于某一阀值时，自动切除模糊控制作用，并同时投入PI(或PID)控制作用， 则可以保证较高的稳定精度，这就是所谓的FUZZY-PI(或PID)复合控制器的控制机理，该控制器可在一 定程度上改善系统的控制性能．本文设计了变参数自调整的FUZZY—PI控制器，它可在控制过程中根据 误差和误差变化的大小自动改变误差、误差变化的量化因子、比例系数和积分系数，达到改善控制效果的 目的． 1 FUZZY_PI控制器的基本思想 为了解决模糊控制系统的动态性和稳态性矛盾，可以采用多种方法，这里只研究PUZZY-PI控制方 案． 在模糊控制器中，控制器的输入e和输出U之间可以看作非线性变换关系[3 ]： U—fEP(￡)] 其中 为非线性算子 r￡ 将模糊控制器的输出“(￡)一K I Ud￡改写为： J U r “(f)一K I j~e(t)]dt ·收稿日期：2OO8一O4一l4 作者简介：郭国法(i96z-)，男，LbN省陵川县人，副教授，硕士，研究方向：电气控制 第3期 郭国法等：变参数自调整的FUZZY-PI控制器设计 ·89· 因此模糊控制器可以认为是一种非线性积分控制器． 常规PI调节器的输入输出关系为： rf (￡)一K e(￡)+K l(￡)d￡ J o 与模糊控制器的输出表达式相比多了一个比例部分，可以设想在模糊控制器的输出表达式中增加一个比 例部分并表示如下： rf rf (￡)一Kp厂[P(￡)]+K I尢e(t)]dt—Kpu+K l U