自整定模糊控制器的设计与优化

摘要

随着科技的不断进步，工业生产过程已经向大型化、精细化、现代化以及复杂性发展，一般的常规控制方法已经不能满足实际生产的需求。智能型控制算法应运而生，在众多的算法中，模糊控制算法利用计算机来实现人的控制经验，是模糊理论与计算机技术、自动化技术相结合的产物，由于其良好的控制特性而得到了广泛应用。 本论文在深入研究先进PID控制理论及其智能优化控制策略和方法的基础上，以加热器水温为被控对象，建立了一种温度优化控制系统。在系统的构建中，应用凌阳公司的单片机SPCE061A做为核心控制部分，采用自整定模糊PID控制算法进行控制。控制系统由前端温度传感器PT100及温度检测模块实时的检测温度，根据温度设定值将得到的温度偏差和偏差变化率进行模糊化，建立模糊控制规则表，将优化后的PID参数变化量，在PID控制器的控制下实现水温控制。通过对常规PID控制器、纯模糊控制器和具有自整定功能的模糊PID控制器进行仿真对比。实验结果表明，模糊PID控制器不完全依赖于系统模型，在响应速度、稳定性等方面均优于传统PID控制器，而稳态精度又优于常规模糊控制器，具有较好的鲁棒性。同时，为了获得最优的初始参数，将粒子群算法引入了模糊PID控制系统，实验控制效果验证了粒子群算法优化是具有可行性和有效性的。 本水温控制系统可以实现对水温的实时恒温控制，程序的可移植性强，算法优秀，且价格低廉，有很好的应用价值，可通过改进在多数温度控制系统中应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 课题意义

1.2国内外研究的现状

1.3本文所做的主要工作

2控制系统的总体设计方案

2.1系统控制需求

2.2控制系统的硬件组成

2.3控制程序结构与流程

3优化控制设计

3.1被控对象的确立

3.2 PID参数整定方法

3.3粒子群(PSO)算法优化

4仿真实验

4.1 PID控制仿真

4.2纯模糊控制仿真

4.3参数模糊自整定PID控制仿真

5系统的测试与分析

5.1温度检测实验测试与误差分析

5.2系统的测试与分析

结 论

参考文献

致 谢