模糊控制算法PID算法比較分析

1、模糊控制算法PID算法比較分析電氣學(xué)院 控制理論與控制工程專業(yè) 徐磊 學(xué)號：10310070一：題目對于已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: ，假設(shè)系統(tǒng)給定為階躍值R=1，系統(tǒng)的初始值R(0)=0，試分析設(shè)計(jì)1 常規(guī)的PID控制器2 常規(guī)的模糊控制器3 比較兩種控制器的控制效果當(dāng)通過改變模糊控制器的比例因子時，分析系統(tǒng)響應(yīng)有什么變化？二：思路對于模糊控制，采用二維輸入，分別是誤差e和誤差變化率e,然后通過增益放大，輸入到模糊控制器中，然后模糊控制器輸出也通過增益放大。模糊控制器的輸入、輸出論域取值為-6，6，隸屬度均勻劃分為五個區(qū)域，隸屬度函數(shù)采用梯形和三角形函數(shù)。 µ NB NS ZE 1 PS

2、 PB -6 -5 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 兩個輸入和一個輸出的隸屬度函數(shù)相同。程序框圖如下：三：程序clear;num=1;den=10,1;a1,b,c,d=tf2ss(num,den);x=0; %狀態(tài)變量初始T=0.01; %采樣周期h=T; N=10000; %采樣次數(shù)td=0.5; %延時時間Nd=50; %延時周期R=1*ones(1,N); % 輸入信號e=0;de=0;ie=0; %誤差，誤差導(dǎo)數(shù)，積分kp=12.5;ki=0.8;kd=0.01; for k=1:N uu(1,k)=-(kp*e+ki*de+kd*ie); %PID輸出序列if k&l

3、t;=Nd u=0; else u=uu(1,k-Nd);end%龍格庫塔法仿真 k0=a1*x+b*u; k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; k3=a1*(x+h*k2)+b*u; x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; y=c*x+d*u; e1=e; e=y(1,1)-R(1,k); de=(e1-e)/T; ie=ie+e*T; yy1(1,k)=y;end%設(shè)計(jì)模糊控制器a=newfis('Simple');a=addvar(a,'input','e',-6,6);a=a

4、ddmf(a,'input',1,'NB','trapmf',-6 -6 -5 -3);a=addmf(a,'input',1,'NS','trapmf',-5 -3 -2 0);a=addmf(a,'input',1,'ZR','trimf',-2 0 2);a=addmf(a,'input',1,'PS','trapmf',0 2 3 5);a=addmf(a,'input',1,&#

5、39;PB','trapmf',3 5 6 6);a=addvar(a,'input','de',-6 6);a=addmf(a,'input',2,'NB','trapmf',-6 -6 -5 -3);a=addmf(a,'input',2,'NS','trapmf',-5 -3 -2 0);a=addmf(a,'input',2,'ZR','trimf',-2 0 2);a=addmf(a,&

6、#39;input',2,'PS','trapmf',0 2 3 5);a=addmf(a,'input',2,'PB','trapmf',3 5 6 6);a=addvar(a,'output','u',-6 6);a=addmf(a,'output',1,'NB','trapmf',-6 -6 -5 -3);a=addmf(a,'output',1,'NS','trapmf',

7、-5 -3 -2 0);a=addmf(a,'output',1,'ZR','trimf',-2 0 2);a=addmf(a,'output',1,'PS','trapmf',0 2 3 5);a=addmf(a,'output',1,'PB','trapmf',3 5 6 6);%規(guī)則表rr=5 5 4 4 3 5 4 4 3 3 4 4 3 3 2 4 3 3 2 2 3 3 2 2 1;r1=zeros(prod(size(rr),3);%初始

8、化%r1賦值k=1;for i=1:size(rr,1) for j=1:size(rr,2) r1(k,:)=i,j,rr(i,j); k=k+1;endend r2=ones(25,2);rulelist=r1,r2;%得到規(guī)則表a=addrule(a,rulelist);e=0;de=0;ie=0;x=0;ke=8.5;kd=0.5;ku=2.2;%增益，比例因子ki=0.01;for k=1:N e1=ke*e; de1=kd*de; if e1>=6 e1=6; elseif e1<=-6 e1=-6; end if de1>=6 de1=6; elseif de1

9、<=-6 de1=-6; end in=e1 de1; uu(1,k)=ku*evalfis(in,a)-ie*ki; if k<=Nd u=0; else u=uu(1,k-Nd); end k0=a1*x+b*u; k1=a1*(x+h*k0/2)+b*u; k2=a1*(x+h*k1/2)+b*u; k3=a1*(x+h*k2)+b*u; x=x+(k0+2*k1+2*k2+k3)*h/6; y=c*x+d*u; yy(1,k)=y; e1=e; e=y-R(1,k); de=(e-e1)/T; end%畫圖kk=1:N*T;figure(1);plot(kk,R,'k',kk,yy,'r',kk,yy1,'b');xlabel('time');ylabel('output');四：結(jié)論運(yùn)行后，如圖，紅色的為模糊控制輸出，藍(lán)色的為PID控制器輸出。比較起來，有下面的結(jié)論：1、 超調(diào) 明顯是P