双输入模糊PI控制器的设计(2)
第四章 模糊PI控制器系统MATLAB仿真 17
4.1系统建模 17
4.2仿真结果 19
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1研究背景与意义
现代控制系统的规模越来越大，随之而来的算法也越来越复杂，传统的控制理论和方法已经满足不了现代工业对于控制系统的要求。于是，模糊控制顺应时代的潮流诞生了，并在几十年间飞速发展。
在控制对象的数学模型无法精确掌握，需要依靠操作人员的实践经验的时候最适合于应用模糊控制器。这种控制器和传统控制器相比，最大的不同点就是其在设计的过程中对操作人员的经验很依赖。也正因为如此，在某种程度上模糊控制器具有了人的智能，使其成为智能控制的重要组成部分，在非线性控制系统中的应用也十分广泛。模糊控制器对具有时滞非线性以及时变性的被控对象同样具有很优异的适应能力，它的鲁棒性也较好即对噪声的抑制作用较强。
在看到模糊控制器优点的同时，我们也要注意到其缺点。它的不足之处就是在消除稳态误差方面的能力较差，使之难以实现高度的控制精度要求。除了这一点，模糊控制器虽然可以利用人的经验来设计控制规则，但是在遇到人们无法总结归纳或者认识还比较粗糙的对象的时候，其控制效果就要大打折扣了。而PI控制器在消除稳态误差方面的能力却很强，恰好可以弥补模糊控制器的不足。
同样得到飞速发展的另一种新型控制方法还有PID控制，该控制方法在过去的半个多世纪被大量地应用在现代工业之中。PID控制的应用如此广泛自然也是有着其优点。首先是规律简单，容易理解，很方便在工业生产过程中进行实际应用，这也是其被广泛地应用最基本的原因。其次，该控制的鲁棒性很好，也就是稳定性好，这是个工业生产过程中非常重视的特点。接着就是它在运行过程中的可靠性很好，这意着生产过程将很少受到故障的影响，即生产效率会因此提升很多。最后还有一点是该控制很容易实现，这一点在实际运用方面的意义很重大，保证了它被大规模和大范围应用的可能。
然而，PID控制也不是没有缺点的，它的容易实现的特点虽然使其得到了绝大部分工厂的应用，但也让它失去了高精度的特点，即对控制精度有非常严格要求的工业将无法采用该控制。此外，PID控制对一些非线性和时滞严重的对象的控制效果也不理想，要想改变这一点，只有引进其他高级控制算法来对其进行改进。因此，本文将模糊控制器和PI控制器结合起来，发挥各自的优点，补全各自的不足之处，设计出一种双输入模糊PI控制器。
1.2模糊PI研究现状与发展趋势
在现代的工业生产之中，模糊PI控制器扮演了极其重要的角色，并且在绝大部分的实际工业生产中得到了应用。模糊PI控制器不仅具备了PI控制高精度的特点，还具有模糊控制良好的适应性。因此，在复杂的控制系统以及对精度有很高要求的系统中使用模糊PI控制器可以获得非常好的控制效果。随着智能控制的迅猛发展，传统的工业控制技术也得以快速地向前发展。
目前模糊PI控制器在很多方面已取得了不少研究成果，更重要的是在生产生活实践方面也得到了广泛地应用。例如，机器人控制系统、污水处理系统、医护血压调整以及日用家电水温控制等方面。但是我们也需要注意到，模糊PI控制器发展的时间还短，我们依旧需要继续努力地完善模糊控制和PI控制理论，并推动模糊PI控制技术更加地成熟规范。在当前的技术背景下，我们可以看出模糊PI控制器的发展方向在于容易被控制、消除稳态误差以及尽量减少可调参数等方面。而在应用方面其研究方向应该向医学与生物等一些新型研究领域方面发展。