Transcript 19972053

控制原理及設計
期中報告
設計與實作減量規則模糊
邏輯PID控制器
系別:機械與機電工程學系
授課老師:曾慶耀老師
學號:19972053
姓名:吳兆哲
目錄
 1.前言
 2.探討問題
 3.舉列
 4.結論
前言

本文探討了設計和實施減少規則PID模糊邏輯控制器。
PD和PI模糊邏輯控制器是很多有效的控制問題，但
缺乏優勢的模糊PID控制器。模糊控制器使用規則庫
來描述輸入變量和輸出的關係。我們提出了一種模
糊邏輯PID來減少規則的控制器，充分利用了模糊PI
和PD控制器的性質，減少了有效性規則PID模糊控
制器。在本文中，減少模糊規則的PID控制器，充分
利用了模糊PI和PD控制器性質。PD控制器添加到系
統的阻尼，因此，提高了系統的穩定性，但PD控制
器不能消除穩態誤差系統。因此，為了減少穩態誤
差，使用一個PI控制器。動機使用PID控制器相結合
的最佳功能的PI和PD控制器。
探討問題
設計動機
 設計PDFLC（PD的模糊邏輯控制器）
 設計PIFLC（PI模糊邏輯控制器）
 PIDFLC（PID模糊邏輯控制器）

設計動機

設計簡化規則PIDFLC的動機，是把PDFLC和
PIFLC的最佳功能結合。 PID控制器分成兩個獨
立的控制動作，PD控制器動作可以消除穩態誤差。
如果PD控制器已達到穩定狀態，這時PI控制器就
會接手，實施減少PID模糊控制器的規則。最好
的狀態就是一開始以最小上升時間和過衝。一旦
系統達到穩定狀態，開關邏輯使得PIFLC接管控
制。
設計PDFLC






目的:滿足所需的過衝和上升時間，與為了盡可能使穩態誤差變
小。
接下來是PDFLC設計步驟 :
1.設計一個PFLC（比例模糊邏輯控制器），以滿足上升時間規
範，盡可能使穩態誤差變小。增益誤差(E)為輸入(input1)，輸出
為增益控制器和峰值輸出的錯誤和模糊集。
2.保存更改錯誤模糊集等距，找出最大的絕對值誤差變化(△e)，
增益誤差的變化(input2)然後等於1/max l △e l這個增益誤差尺度
的變化範圍在-1至+1
3.更改錯誤模糊集等距和增益選擇在步驟 2中得到的PDFLC。如
果到過衝系統內的規格，跳到4，否則調節高峰值改變錯誤的模
糊集
4.設計PDFLC是修改規則庫，由於控制器行動必須在最大限度開
始，我們可以修改規則庫，實現目標提高系統速度。

表II:顯示了修改在PB和PM的錯誤規則控制
器動作。
設計PIFLC




目的:設計PIFLC目的，是為了消除穩態誤差。而PIFLC可
以得到更改錯誤的PDFLC。
接下來是PDFLC設計步驟 :
1.設計PFLC（比例模糊邏輯控制器），盡可能的讓響應
快到過衝。這一步選擇的增益為input2，而輸出控制器，
隨著不同的高峰值對應input2輸出模糊集 。
2.使用同樣範圍的input1模糊集，確定增益範圍在 -1和1
之間。得到了系統響應input1模糊集。調整input1模糊集
的必要性。
範例

該系統顯示，由一個稍微穩定的控制廠減少規則的
模糊PID控制器。
PDFLC的增益和模糊集設置如下:
 input1 = 1，input2 = 1，output= 10
 錯誤模糊集： [-1.0 -0.4 -0.06 0 0.06 0.4 1.0]
 更改錯誤模糊集： [-1.0 -0.67 -0.33 0 0.33 0.67 1.0]
 輸出模糊集： [- 1.O -0.8 -0.6 0 0.6 0.8 1.0]
錯誤模糊集的邊界是(+-0.06)
更改錯誤模糊集的邊界(+- 0 .03)
PIFLC的增益和模糊集設置如下:

單位步階響應系統
結論

PD和PI模糊控制器具有相同的設計缺點 ，
因此，在某些情況下，模糊PID控制器可能
是必要的。但是PID控制器的模糊規則庫需
要大量的設計和實驗並提出執行問題。最後，減
少規則模糊PID計劃的實施是利用PD和PI控制行
動。從範例可以證明兩個系統對PID控制器的有效性。