模糊PID控制器地鲁棒性的研究外文文献的翻译.doc

实用标准文案 PAGE 精彩文档 毕 业 设 计（论 文） 外 文 文 献 译 文 及 原 文 基于内模控制的模糊PID参数的整定 Xiao-Gang Duan, Han-Xiong Li,and Hua Deng School of Mechanical and Electrical Engineering, Central South UniVersity, Changsha 410083, China, and Department of Manufacturing Engineering and Engineering Management, City UniVersity of Hong Kong, Hong Kong 摘要:在本文中将利用内模控制的整定方法实现模糊PID控制。此种控制方式首次应用于模糊PID控制器，它包括一个线性PID控制器和非线性补偿部分。非线性补偿部分可视为一个干扰过程，模糊PID控制器的参数可在分析的基础上确定内模结构。模糊PID控制系统利用李亚谱诺夫稳定性理论进行稳定性分析。仿真结果表明利用内模控制整定模糊PID控制参数是有效的。 引言 一般而言，传统的PID控制器对于十分复杂的被控对象控制效果不太理想, 如高阶时滞系统。在这种复杂的环境下, 众所周知,模糊控制器由于其固有的鲁棒性可以有更好的表现，因此，在过去30年中，模糊控制器，特别是,模糊PID控制器因其对于线性系统和非线性系统都能进行简单和有效的控制，已被广泛用于工业生产过程[1-4]。 模糊PID控制器有多种形式[5],如单输入模糊PID控制器,双输入模糊PID控制器和三个输入的模糊PID控制器。一般情况下，没有统一的标准。单输入可能会丢失派生信息, 三输入模糊PID控制器会产生按指数增长的规则。在本文中所采用的双输入模糊PID控制器有一个适当的结构并且实用性强，因此在各种研究和应用中,是最流行的模糊PID 类型。尽管业界对于应用模糊PID有越来越大的兴趣，但从控制工程的主流社会的角度来看,它仍然是一个极具争议的话题。原因之一是模糊PID参数整定的基本理论分析方法至今仍不明确。因此，模糊 PID控制器不得不进行两个级别的整定。在较低层次上， 该整定是由调整增益获得线性控制性能。在更高层次上的调整，是由改变知识库参数以提高控制性能, 然而调整知识库参数很难,此外，很难通过改变参数特性改善瞬态响应。根据知识库传达一般控制规则倾向于保持成员函数不变，通过离线设计和调试工作扩大增益，然而，由于由模糊PID控制器生成非线性控制表面的复杂性，调整机制的衡量因素和稳定性分析仍然是艰巨的任务。如果非线性能得到适当的利用，模糊PID控制器可能得到比传统PID控制器更好的系统性能。一些非常规的调整方法已进行了介绍[9-12]。虽然非线性被认为是在增益裕度和相位裕度基础上获得的，但是由于非线性因素，模糊PID控制器可能会产生比常规PID控制器较高的增益。而高增益可能使控制系统的稳定性变差[。 常规PID控制器很容易实现，大量的整定规则可以涵盖广泛的进程规格。在常规PID控制器的整定方法中，内模控制基础整定是在商业PID控制软件包中流行的方法之一，因为只需调整一个参数，便可以生产更好的设置点响应[15]。 本文提出了一种基于内模控制的PID控制器的整定分析方法，模糊PID 控制器可分解为线性PID控制器加上非线性补偿部分的控制器。把非线性补偿部分近似看作一个过程干扰，模糊PID参数就可以分析设计使用内模控制。模糊PID控制器的稳定性分析是根据李亚谱诺夫稳定性理论。最后，通过仿真来证明此种调整方法是有效的。 2 问题的提出 2.1 常规PID控制器 常规PID 控制器通常被描述为下列方程[8-10]： = （1） 其中E是跟踪误差，kp 是比例增益，ki是积分增益，kd是微分增益，Ti和TD分别是积分时间常数和微分时间常数，这些控制参数的关系是KI =KP/Ti 和KD =KPTd。PID控制器的传递函数可以表示如下： （2） 在根轨迹中，PID控制器有两个零点和,一个极点是原点。条件是两个零点满足大于4。 CP C P + u d e y + _ y~~ r — 图1 内模控制配置图(a) +yedur + y e d u r P P _ _ 图2 内模控制配置图(b) 2.2 内模控制原则 基本的内模控制原则如图1所示，其中P是被控对象，P?是名义上的模型对