摘 要:工业自动控制领域中，随着生产过程或设备的不断优化升级，其运行状况和运行环境也不断改变，被控对象会表现出一定程度的不确定性，同时影响控制的参数很多是非线性、多变量的，其变化范围很大，所以很难为其变化规律建立数学模型，导致存在模型失配，因此对控制器的鲁棒性要求很高．传统的PID控制器已经不能提供令人满意的控制性能，但由于PID控制器结构简单、算法简单及可靠性高，仍然在工业控制领域有着极其广泛的应用.另一方面，模糊控制理论的发展为传统PID提供了新的发展方向．与传统PID控制相比，模糊控制具有不可比拟的优势，模糊控制器不需要建立被控对象的数学模型即可实现较好的控制．并且，模糊控制器具有很好的稳定性和鲁棒性．采用模糊控制技术，只要按照操作人员的实际经验知识，就可建立模糊控制器的规则查询表，能很好克服系统中模型参数变化及非线性等不确定因素给系统带来的不利影响，其鲁棒性强．但是，模糊控制器控制存在稳定精度低的弱点，因此影响了它在传动控制系统中的实际应用．把上述两种控制方法结合起来，可以取长补短在，保证系统快速响应的同时也保证系统稳态精度．

本文主要研究模糊PID控制器的基本原理、参数整定及其仿真方法．模糊PID控制结合了传统PID控制和模糊控制的双重特性，在更广泛的范围内提高了控制器的性能．采用模糊推理的方法实现PID参数Kp、Ki、Kd的在线自整定,不仅保持了常规PID控制系统原理简单、使用方便、鲁棒性较强等优点，而且具有更大的灵活性、整定性、控制精度更好．通过模糊自适应整定PID控制算法和模糊-PI双模控制算法的深入研究，理解模糊PID控制器的原理，参数整定及其仿真方法.最后,以流化床锅炉模型作为实际应用对象,给出matlab仿真结果.

关键词：模糊PID控制；模糊自整定；模糊-PI双模控制；流化床床温控制

目录

摘要

abstract

第1章 绪论-1

1.1 PID控制原理-1

1.1.1 PID控制简介-1

1.1.2 PID控制的优点和缺陷-2

1.1.3 PID参数的整定-3

1.2模糊控制理论-4

1.2.1模糊控制器的结构-4

1.2.2 一般模糊控制器各主要环节及功能-4

1.2.3 隶属函数的确定原则与方法-4

1.2.4 模糊条件语句与模糊控制规则-5

1.2.5 模糊量的判决方法-6

1.2.6 模糊控制规则的设计和模糊化方法-7

1.2.7 解模糊化-7

1.2.8 模糊控制器的设计-8

1.3 模糊PID控制研究的意义-10

第2章 几种模糊PID控制算法的仿真研究-13

2.1模糊自适应整定PID控制算法-13

2.1.1 模糊自适应整定PID控制原理-13

2.1.2 数值仿真-16

2.2 模糊-PI双模型模糊PID算法-19

2.2.1 模糊-PI双模控制器结构-19

2.2.2 控制器设计-19

2.2.3 数值仿真-21

第3章 模糊PID算法在工业上的应用-25

3.1 工业背景-25

3.2 控制设计与Matlab仿真-26

第4章 总结与展望-31

4.1 结论-31

4.2 展望与思考-31

参考文献-33

致谢-34