模糊自适应PID控制研究及其在小型加热系统中的应用

摘要

智能控制技术不断的发展，模糊控制已经成为智能控制的一个重要研究领域。模糊控制事先不需要获知对象的精确数学模型，而是基于人类的思维以及生产经验，用语言描述控制过程，并根据规则去调整控制算法或控制参数。模糊控制具有快速性的特点，而且同时还可以保持较小的超调量。但是，模糊控制的理论并不是很完善，而对它可能获得的控制性能也无法把握，还有，其控制过程还会存在一定的稳态误差。PID控制结构简单、可靠性强、容易实现，并且可以消除稳态误差的优点，但其性能取决于参数的整定情况，其快速性和超调性之间的矛盾关系使它不一定满足被控对象的技术要求。 本论文首先介绍了一般PID控制中常用控制算法，并介绍了遗传算法整定PID参数的方法。之后，对模糊控制器的设计进行了较为详细的说明并进行了系统仿真试验。 将模糊控制与PID算法相结合，提出了模糊自整定PID控制的控制规律，并应用模糊盒树法对模糊控制规则进行优化，从而得到一种控制规则简单，控制性能良好的控制方法。在第五章中，根据本人在某电子公司实习的经验，设计了一个小型的家电加热控制系统，本温度控制系统以S3F9488位核心控制器来设计硬件电路。由于控制对象加热板的参数的不确定性，以及加热过程具有滞后的特点，应用模糊自整定PID控制算法，以这种算法为基础编写了模糊自整定PID控制子程序进行控制,从而获得了较好的控制效果。