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1.1 模糊自适应 PID 控制器的设计，见图 2.

图 2 模糊控制器原理图

1.2 糊控制器变量的论域确定

从自动控制的角度，希望一个控制系统

在要求的范围内都能很好的实现控制。模糊

控制系统设计时也要考虑这个问题，因此在

选择描述某一模糊变量的各个模糊子集时，

要使它们在论域上的分布合理。在定义这些

模糊子集时要注意使论域中任何一个对这

些模糊子集的隶属度的最大值不能太小，否

则会在这样的点附近出现不灵敏区，以至于

造成失控，使模糊控制系统控制性能变坏。

通过对模糊 PID 自适应比例因子算法

的改进基础上

[3]

，定义下列：误差 E 的论域

范围定义为[-12/h1，12/h1]，误差变化 EC
的论域范围定义为[-6000/h2，+6000/h2]，PID
参数 Kp 的论域范围定义为 [-0.9/h3 ，

+0.9/h3]，Ki 的论域范围定义为[-0.6/h4，

+0.6/h4]，Kd 的论域范围定义为[-0.03/h5，

0.03/h5]。参考 PID 的比例因子的设定方法

[4]

，设计论域调节器。h1 到 h5 由论域调节

器优化设定。

1.3 模糊控制器的控制规则设计

模糊控制规则的设计包括三部分的设

计内容：选择描述输入输出变量的词集，

定义各模糊变量的模糊子集及建立模糊控

制器的控制规则。根据系统的实际需要，

对误差 E、误差变化 EC、比例系数 Kp、
积分系数 Ki、微分系数 Kd 都采用七个词
集来描述，分别为：{负大，负中，负小，

零，正小，正中，正大；英文描述为：{NB，

NM，NS，ZO，PS，PM，PB}。

将确定的隶属度函数曲线离散化，就

得到有限个点上的隶属度，便构成一个响

应的模糊变量的模糊子集。隶属度函数曲

线形状较尖的模糊子集器分辨率较高，控

制灵较好，因此在选择模糊变量的模糊隶

属度函数时，在误差较大的区域采用低分

辨率的模糊集，在误差较小的区域采用高

分辨率的模糊集。各模糊子集的隶属度函

数分布，NB、PB 采用正态型分布，NM，

NS，ZO，PS，PM 都采用线性分布。模糊

变量的隶属度函数图如下图 3, 模糊控制
器的控制规则是基于手动控制策略，从系

统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精

度等各方面看，Kp，Ki，Kd 的作用是不
一样的

[5]

。模糊控制规则见表 1.

-8

-6

-4

-2

0.2

0.4

0.6

0.8

ree

ber

带非线性误差的

FAPID

控制

图 3 模糊变量的隶属度函数图

A/D

D/A

计
算
控
制
变
量

模
糊
量
化
处
理

模
糊
控
制
规
则

模
糊
决
策

非
模
糊
化
处
理

执行机构

被控对象

传感器

rin +

out