[发明专利]一种模糊PID控制器的设计方法

权利要求书

1.一种模糊PID控制器的设计方法，其特征在于，所述模糊PID控制器的设计方法包括以下步骤：

输入量偏差e、偏差变化ec的模糊化；

参数整定规则的确定及模糊推理；

建立模糊控制表。

2.如权利要求1所述的模糊PID控制器的设计方法，其特征在于，所述输入量偏差e、偏差变化ec的模糊化的步骤为：首先要对输入量进行模糊化处理，输入、输出变量的语言值均分为七个语言值：{NB、NM、NS、O、PS、PM、PB}，隶属度函数采用灵敏性强的三角函数，为增强系统的鲁棒性，提高隶属度函数的分辨率，在0值附近的函数形状取得更陡；

e的基本论域为：[-2℃，2℃]；

ec的基本论域为：[-1，1]；

ΔK_p基本论域为：[-0.3，0.3]；

ΔK_i基本论域为：[-0.006，0.006]；

ΔK_d基本论域为：[-0.3，0.3]；

以上各变量的模糊量分别为：E、EC、ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

其论域均为：[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6]；

输入量e、ec的量化因子为：

k_e＝-3，k_ec＝-6。

3.如权利要求1所述的模糊PID控制器的设计方法，其特征在于，所述参数整定规则的确定及模糊推理还包括：

成比例的反映控制系统的偏差信号e的比例环节；

用于消除静差，提高系统的无差度，对误差进行积分和对系统控制有一定的滞后作用的积分环节；

能反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号值变得太大之前加入一个修正信号，加快系统的响应速度，减少超调时间，增强系统的稳定性的微分环节。

4.如权利要求1所述的模糊PID控制器的设计方法，其特征在于，所述模糊控制表的求取方法为：

通过描写控制的49条模糊条件语句之间是或的关系，由第一条语句所确定的控制规则可以计算出ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

由第一条语句所确定的模糊关系可写为：

RΔK_p＝(NBe×NBec)×ΔK_ppb

RΔK_i＝(NBe×NBec)×ΔK_io

RΔK_d＝(NBe×NBec)×ΔK_dps

根据每一条推理规则，都可以求出相应的模糊关系，如R1，R2，......Rn，因此整个系统的总控制规则所对应的模糊关系R为：

R＝R1∨R2∨...∨Rn

有了R以后，就可以根据上述所取得的E和EC的整量化值，根据Fuzzy推理合成规则运算，得出相应的比例变化的模糊集ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

ΔK_p＝(E×EC)·RΔK_p

ΔK_i＝(E×EC)·RΔK_i

ΔK_d＝(E×EC)·RΔK_d

上述模糊控制的输出都是一个Fuzzy子集，它是反映控制语言的不同取值的一种组合，但实际被控对象只能接受一个输出量，因此要将Fuzzy集合变换到精确的输出量去模糊化，我们可用模糊判决，即按加权平均法或隶属度最大法或重心方法等原则，求出相应的输出量，采用重心法求取输出量的精确度；

C(k)=Σiμc(ci)ciΣiμc(ci)]]>

得出模糊判决后的清晰量C(k)，最后得出控制输出总表。

5.如权利要求1所述的模糊PID控制器的设计方法，其特征在于，所述模糊PID控制器的设计方法包含模糊PID控制器的算法：

首先对输入到PID控制器的参数初始化；

获取当前的采样值；

e(k)＝r-y(k)；

ee(k)＝e(k)-e(k-1)；

e(k-1)＝e(k)；

e(k)、ec(k)模糊化；

经过模糊推理与运算，去模糊化得到ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；

计算当前K_p、K_i、K_d；

进行PID运算，限幅输出。