模糊PID控制方法及其仿真研究(4)
2.1.3 混合型(hybrid)
混合型可以有各种形式出现:如增益调整型与直接控制量型的结合，或传统线性PID控制器与模糊控制器的结合。
所谓模糊PID控制,即是利用模糊逻辑算法并根据一定的模糊规则对PID控制的比例P、积分I、微分D系数进行实时优化，以达到较为理想的控制效果。模糊控制器是模糊控制系统的核心，它一般以系统的误差和误差变化率为输入量，以对被控对象的控制量作为输出量。模糊PID控制共包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊、PID控制器等几个重要组成部分[7]。
2.2 模糊控制基本结构
图1 模糊控制基本功能结构
图2 Fuzzy Control 原理图
其中变量的模糊化：(1)精确量的模糊化；(2)输入输出空间的模糊分割；(3)模糊控制器的控制规则；(4)模糊推理；(5)输出量的去模糊化。被控对象：压力；水温；流速 ；燃煤效率等。知识库：包括数据库与规则库两部分。模糊推理：以模糊集合论为基础描述工具，对以一般集合论为基础描述工具的数理逻辑进行扩展，从而建立了模糊推理理论。
2.3 模糊PID控制设计
模糊逻辑整定控制器的表达式为
(2)
其中， 为校正速度量，其值随校正次数增加而减小。为了简单可以将它们均设成常数。
(3)
注意，这里求和式子不是全部的PID控制器积分项，正常的应该和采样周期T相乘，为简单起见，将变量 中，上式同样对 进行处理。这样可以推导出状态方程为：
(4)
这时，式中的控制量可以改写成
(5)
2.4 控制器的参数整定
控制系统设计核心内容是PID控制器参数整定。可以根据被控对象的特性进行确定控制器的比例系数P、积分I时间和微分D时间的大小[8]。参数整定的方法可以分为两大类：理论计算整定法：按照系统的数学模型大小理论计算来确定出PID控制器参数，但所得到的计算数据不可以直接用必须要先通过工程实际进行调整和修改才能使用。工程整定方法：依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，方法简单、易于掌握，在工程实际中往往被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法有三种：衰减法、反映曲线法、临界比例法。
在采用其中任一种方法最终所得到的参数，都必须在实际运行中进行调整以及完善。现在一般都采用临界比例法，它的具体操作步骤如下：
(1)系统工作时选择一个足够短的采样周期T；
(2)加入比例控制环节阶跃响应出现临界振荡，记下临界振荡比例放大系数的周期；
(3)根据表1修改PID控制器参数直至满意为止。
表1 模糊 PID控制器的参数整定调整
条件 结果
系统输出过大 减小Ki
系统的上升时间过大 增大Ki(优先调节)；增大Kp
稳态时系统输出波动 增大Ki
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