自适应模糊PID控制的原理及其应用

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自适应模糊PID控制方法受系统的参数及环境的变化的影响不大,并且它能够用于非线性系统和多变量复杂的对象,而且它的收敛速度较快、鲁棒性较强,最为突出的是该控制方法可以通过不断在线实时修正控制规则和调节系统参数来改善控制系统的性能,因此,自适应模糊PID控制方法受到了控制界的广泛重视。   首先,本文建立了直线型线性二级倒立摆系统的状态方程,介绍了PID控制原理及其性能分析,并利用simulink构造了PID控制系统,实现了对线性二级倒立摆系统的控制仿真。   其次,本文介绍了模糊控制的基本原理及其本质,在信息融合技术的基础上设计了线性二级倒立摆系统的模糊控制器,利用simulink构造了模糊控制系统,实现了对线性二级倒立摆系统的控制仿真。   然后,介绍了自适应模糊控制的基本原理,将PID控制与自适应模糊控制结合在一起,设计了自适应模糊PID控制器。利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,自适应模糊PID控制进一步完善了PID控制器的性能,提高了模糊系统的控制精度。仿真结果表明自适应模糊PID控制器既具有PID控制器高精度的优点,又具有模糊控制器快速、适应性强的特点,使被控对象具有良好的动态特性及稳态特性,有较好的工程应用前景。   最后,本文针对非线性的单级倒立摆,用程序的方式表达自适应模糊PID控制,并选取不同类型、个数的隶属度函数进行控制,实现了非线性的单级倒立摆控制系统的仿真。仿真结果表明自适应模糊PID控制不仅对线性系统,而且对非线性系统也很好的控制效果,并且该控制方法对隶属度函数的个数或形状的选取的要求并不高。
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