K
p
( k +
1
) = F
p
K
p
( k)
T
I
( k +
1
) = F
I
T
I
( k)
T
D
( k +
1
) = F
D
T
D
( k)
(
3
)
表
2
控制目标规则表
U
E
= PB
E
= PS
E
= ZO
E
= NS
E
= NB
EC
= PB
NB
NB
NS
NS
ZO
EC
= PS
NB
NS
NS
ZO
PS
EC
= ZO
NS
NS
ZO
PS
PS
EC
= NS
NS
ZO
PS
PS
PB
EC
= NB
ZO
PS
PS
PB
PB
表
3
修正系数表
F
P
F
i
F
d
U
= PB
1
1
10
1
1
15
1
1
20
U
= PS
1
1
05
1
1
07
1
1
09
U
= ZO
1
1
00
1
1
00
1
1
00
U
= NS
0
1
96
0
1
98
0
1
99
U
= NB
0
1
90
0
1
93
0
1
96
控制器自动参数整定结构图见图
3
。自动整定时
,
单片机根据控制系统响应波形的识别信息 、控制目标
的类型 、对象特征值
,
选出对应的规则集将控制指标
模糊化
,
然后将其与知识库中的模糊规则进行匹配
,
如果控制指标与条件部分相符合
,
则执行该规则的结
果部分 。将上述结果通过逆模糊化转换成具体的
PID
参数值来控制系统
,
从而完成了系统的智能控制 。
图
3
控制器自动参数整定原理框图
图
4
PID
控制阶越响应
5
仿真实验结果
作为力系统本身
,
由于
设计者在设计时就已经考虑
了稳定性问题
,
因此本身应
该是稳定的 。但系统参数变
化
(
比如负载变化
)
时
,
系
统就变得不稳定了 。同时系
统的快速性比较差 。
常规
PID
控制时
,
通过调节
PID
三个参数
,
可以
得到系统比较理想的响应图
,
控制效果的优良与参数
的调整有很大的关系
,
快速性也能提高 。但三个参数的
调整非常繁琐 。同时
,
如果系统环境不断变化
,
则参数
又必须进行重新调整
,
往往达不到最优
(
见图
4
)
。
采用智能
PID
控制后
,
通过模糊控制器对
PID
进
行非线性的参数整定
,
使得系统无论是快速性方面
,
图
5
智能控制阶跃响应
还是在稳定性方面
,
都 达 到
了比较好的效果 。
将上述模糊控制规则编
成相应的程序
,
进行仿真试
验
,
得到图
5
所示的结果 。
6
系统硬件 、软件结构
单片机硬件电路如图
6
,
所示
,
采用
MCS - 51
系列中
的
8031
,
通过外接部分芯片构成 。程序流程及具体程
序从略 。
图
6
系统硬件电路简图
7
结论
本文研究的智能
PID
控制器具有以下一些特点
:
(1)
算法简单实用
,
本质上不依赖于系统的数字
模型
;
(2)
可充分利用单片机的软件资源
,
可靠性高
,
开发速度快
;
(3)
克服了传统控制器操作困难的问题
,
提高了
系统的智能化程序
;
(4)
智能
PID
控制器鲁棒性好
,
且具有专家控制
器的特点
,
可推广应用于其他工作领域 。
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收稿时间
: 2000 - 06 - 19
(上接第 57 页)
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