答辯主要問題

選題依據(jù)（研究背景，為什么研究這個課題？）此次所選的課題為基于MATLAB的模糊PID調(diào)速仿真研究。PID控制是迄今為止最通用的控制方法，大多數(shù)反饋回路用該方法或其較小的變形來控制。在PID控制器的設(shè)計中，參數(shù)定是最為重要的，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，對PID參數(shù)的整定大多借助于一些先進的軟件，例如目前得到廣泛應(yīng)用的MATLAB仿真系統(tǒng)。常規(guī)PID控制是一種線性控制其算法簡單實用但不具備在線調(diào)整參數(shù)的功能，使其控制效果的進一步提高受到限制，而模糊PID控制彌補了這一不足。相對于PID控制，模糊控制利用專家控制經(jīng)驗，對于非線性、復(fù)雜對象的控制顯示了良好的魯棒性和控制性能。研究這個課題的目的和意義？本課題就是要將模糊控制與PID控制相結(jié)合進行電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真與研究，利用模糊控制的尋優(yōu)功能優(yōu)化PID控制器中的參數(shù)。種方法可以快速簡單的使直流電機達到穩(wěn)定調(diào)速。模糊PID控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)和單純的模糊控制系統(tǒng)更能達到實際生活的要求，它具有反應(yīng)速度更快、過渡時間短、超調(diào)量小、精確度高等特點。此外，它能夠隨著被控對象參數(shù)的變化而改變控制參數(shù)，實現(xiàn)在線自調(diào)整，以滿足不同的環(huán)境和不同的工作狀況。此項研究對于電機調(diào)速、智能車的控制等領(lǐng)域具有重要的意義和價值。課題有什么創(chuàng)新之處？PID控制以一種簡單而直接的方式來調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在對PID參數(shù)進行整定的過程中，PID參數(shù)的整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，而不是全局性的最優(yōu)值，因此這種控制作用無法從根本上解決動態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。所以，要想取得好的控制效果，必須離線或者在線整定PID控制器的參數(shù)，常規(guī)PID控制是無法做到的，因此將模糊控制與PID控制結(jié)合，實現(xiàn)在線整定。在電機調(diào)速方面，響應(yīng)速度加快、調(diào)節(jié)精度提高、穩(wěn)態(tài)性能變好，而且沒有超調(diào)和振蕩，具有較強的魯棒性。PID控制雖然是傳統(tǒng)控制策略，但模糊PID控制是學科交叉的前沿研究領(lǐng)域，具有比較大的研究意義。為什么用MATLAB軟件？這是一個不針對具體硬件平臺的模糊控制設(shè)計工具，它可以用完全圖形界面的工作方式設(shè)計整個模糊控制器，如定義它的輸入、輸出的數(shù)目，各輸入、輸出的隸屬函數(shù)的形狀和數(shù)目，模糊規(guī)則的數(shù)目，模糊推理的方法，反模糊化的方法等等。在設(shè)計好這樣一個純粹的模糊控制器之后，可以利用MATLAB本身的SIMULINK仿真平臺來構(gòu)建整個模糊控制系統(tǒng)并進行仿真，從而使得一個復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當容易且直觀。1.）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu):5?原理1.）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu):典型的模糊PID控制系統(tǒng)，包括一個常規(guī)PID控制器和一個模糊控制器，偏差和偏差變化率作為模糊系統(tǒng)的輸入，3個PID參數(shù)Kp,Ki,Kd的變化值作為輸出，并采用模糊規(guī)則在線整定，以滿足輸人對不同控制器參數(shù)的要求，實現(xiàn)參數(shù)自整定模糊PID控制。)PID控制：PID控制是比例、積分、微分控制的簡稱oPID控制器的控制規(guī)律為：(1)比例調(diào)節(jié)：比例控制環(huán)節(jié)主要是指系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號的大小與系統(tǒng)偏差信號的大小e(t)成正比，也就是說，當偏差信號e(t)變大時，控制器的控制信號也變大，以減少系統(tǒng)的偏差；積分調(diào)節(jié):在積分調(diào)節(jié)中，控制器的輸出信號u(t)的變化速度du/dt與系統(tǒng)的偏差信號e(t)成正比，積分控制的主要作用是改善系統(tǒng)的靜態(tài)偏差，而且能夠改善控制系統(tǒng)的動態(tài)特性；微分調(diào)節(jié)：微分調(diào)節(jié)的主要作用是能夠根據(jù)系統(tǒng)偏差信號e(t)的變化速度來改變控制器的輸出，這種控制規(guī)律的好處在于當系統(tǒng)偏差出現(xiàn)很大變化趨勢時就可以對系統(tǒng)施加控制，并具有一定的預(yù)報功能，從而能夠大大的加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度，減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間。)模糊控制：模糊理論主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理、模糊決策和模糊控制等方面的內(nèi)容，模糊理論最成功的應(yīng)用領(lǐng)域是模糊控制.模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機控制方法。模糊控制的首要問題就是要尋找出適合被研究對象的模糊模型，即模糊系統(tǒng)的建模，就是建立未知系統(tǒng)的模糊模型.因此就需要求出一個系統(tǒng)的輸入輸出、語言變量的個數(shù)及其隸屬函數(shù)，以及反映其聯(lián)系的輸入、輸出模糊關(guān)系，或者其模糊語言規(guī)則。模糊邏輯是從人的思維外特性，既語言和對世界認識的概念上去研究人的智能，模糊控制是從被控制對象的外特性出發(fā)，用語言(模糊邏輯規(guī)則)對被控制對象進行建模和控制的。方法)遺傳算法：遺傳算法是模擬自然選擇和遺傳機制的一種搜索和優(yōu)化算法，它模擬生物界“生成競爭。優(yōu)勝劣汰”的原則，利用復(fù)制、交叉、變異等基本遺傳操作來完成尋優(yōu)。)模糊PID控制：常規(guī)的二維模糊控制器是以偏差和偏差變化作為輸入變量，因此，一般認為這種控制器具有Fuzzy比例和微分控制作用，而缺少Fuzzy積分控制作用，眾所周知，在線性控制理論中，積分控制作用能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但動態(tài)響應(yīng)慢；比例控制作用動態(tài)響應(yīng)快;而比例積分控制作用既能獲得較高的穩(wěn)態(tài)精度，又能具有較快的動態(tài)響應(yīng)。故把PI(PID)控制策略引入模糊控制器，構(gòu)成Fuzzy-PI(或PID)復(fù)合控制，使動靜態(tài)性能都得到很好的改善，即達到動態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)誤差小。PID模糊控制重要的任務(wù)是找出PID的三個參數(shù)與誤差e和誤差變化率ec之間的模糊關(guān)系，在運行中不斷檢測e和ec,根據(jù)確定的模糊控制規(guī)則來對三個參數(shù)進行在線調(diào)整，滿足不同e和ec時對三個參數(shù)的不同要求。6實現(xiàn)由于一個模糊概念可以用一個模糊集合來表示，因此模糊概念的確定問題，就可以直接轉(zhuǎn)換為模糊集隸屬函數(shù)的求取問題。因此，對于一類缺乏精