MATLAB模糊-PID的电锅炉温度控制及仿真+文献综述(6)
但传统的PID控制也存在许多不足，最突出的一点就是有关PID参数的问题。首先，传统的PID无自适应能力。这主要表现在：PID控制器参数只能为满足生产过程控制目标某一个方面的要求。在设计控制系统的过程中人们主要关心的问题是PID控制器，只能通过整定一组“设定值跟踪特性”和“干扰抑制特性”。而传统的PID参数来满足一个方面的要求。因此常常采用折中的办法整定控制器参数，这样得到的控制效果显然是最佳的。
2.2 模糊控制
由于传统控制理论面临着新的控制要求的挑战，促使人们考虑在处理不确定对象时，希望建立一个模拟不确定对象的模型来解决实际控制问题。模糊控制理论是美国国柏克莱加州大学的Lofti.A.Zadeh教授最早提出的，1965年他首先提出模糊集的概念，主要包括模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理和模糊控制等方面的内容，开创了模糊数学及其应用的新纪元。1974年，英国的E.H.Mamdani首次用模糊逻辑和模糊推理实现了世界上第一个实验性的蒸汽机控制，并取得了比传统的直接数字控制算法更好的效果。它的成功标志着人们采用模糊逻辑进行工业控制的开始，从而宣告了模糊控制的诞生。在此以后，模糊逻辑应用最有效、最广泛的领域就是模糊控制，并且在各种领域解决了传统控制理论无法解决的问题，取得了一些令人信服的成效。其根源是模糊逻辑本身提供了由专家构造语言信息并将其转化为控制策略的一种系统的推理方法，对于模型难以建立的不确定系统或复杂系统的控制，提供了简便模式，是处理推理系统和控制系统中不精确或不确定性的一种有效的方法。从广义上讲，模糊控制是基于模糊推理，模仿人的思文方式，对难以建立数学模型的对象实施的一种控制，它是模糊数学与控制理论相结合的产物，同时也构成了智能控制的重要组成部分。
模糊控制的特点如下：
(1)不需要知道被控对象的数学模型，它只需以对被控对象的控制经验为依据进行设计。
(2)是一种反映人类智慧思文的智能控制，模糊控制采用人类思文作控制量，控制量由模糊推理导出，这都是人类通常智能活动的体现。
(3)易被人们接受，模糊控制规则是用人类语言表示的，易被一般人接受和理解。
(4)构造容易，模糊控制系统的硬件结构与一般的数字控制系统无异，模糊控制算法可完全用软件实现。
(5)鲁棒性好，无论被控对象是线形的还是非线形的模糊控制系统都能执行有效的控制，具有良好的鲁棒性和适应性。
模糊控制作为智能控制的一种，是自动化控制技术中一个非常活跃的领域，由于系统的复杂性，存在多种不确定性及难以确切描述的非线性。另一方面，现代工业对控制过程不仅要求控制的精确性，还要求控制的鲁棒性、实时性、容错性及对控制参数的自适应性，而传统控制存在的局限性使之不能从根本上解决这些问题。模糊控制具有不需要建立精确的数学模型、易于实现、抗干扰能力强、鲁棒性较好等优点，因而在控制领域中的应用越来越受到重视。
2.2.1 模糊控制系统组成
模糊控制属于计算机数字控制的一种形式，因此，模糊控制系统的组成类似于一般的数字控制系统，其系统框图如图2.2所示。
图2.2 模糊控制系统框图
模糊控制系统一般可分为5个组成部分:
(1)模糊控制器:模糊控制系统的核心部分，采用模糊数学知识表示和进行规则推理的语言型控制器，实际上是一台PC机或单片机及其相应软件。
(2)输入/输出接口:模糊控制器通过输入接口从被控对象获得数字信号量，并将模糊控制器决策的数字信号经输出接口转变为模拟信号去控制被控对象。