MATLAB模糊-PID的电锅炉温度控制及仿真+文献综述(8)
(1)模糊-PID复合控制
控制策略是:在大偏差范围内，即偏差e在某个阀值之外时采用模糊控制，以获得良好的瞬态性能:在小偏差范围内，即e落到阀值之内时转换成PID(或PI)控制，以获得良好的稳态性能。二者的转换阀值由微机程序根据事先给定的偏差范围自动实现。常用的是模糊控制和PI控制两种控制模式相结合的控制方法称之为Fuzzy-PI双模控制。
(2)比例-模糊-PI控制
当偏差e大于某个阀值时，用比例控制，以提高系统响应速度，加快响应过程；当偏差e减小到阀值以下时，切换转入模糊控制，以提高系统的阻尼性能，减小响应过程中的超调。在该方法中，模糊控制的论域仅是整个论域的一部分，这就相当于模糊控制论域被压缩，等效于语言变量的语言值即分档数增加，提高了灵敏度和控制精度。但是模糊控制没有积分环节，必然存在稳态误差，即可能在平衡点附近出现小振幅的振荡现象。故在接近稳态点时切换成PI控制，一般都选在偏差语言变量的语言值为零时，(这时绝对误差实际上并不一定为零)切换至PI控制。
(3)模糊-积分混合控制
是将常规积分控制器和模糊控制器并联构成的。
(4)参数自整定模糊PID控制
PID控制的关键是确定PID参数，该方法是用模糊控制来确定PID参数的，也就是根据系统偏差e和偏差变化率ec，用模糊控制规则在线对PID参数进行修改。其实现思想是先找出PID各个参数与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec，在根据模糊控制原理来对各个参数进行在线修改，以满足在不同e和ec对控制参数的不同要求，使控制对象具有良好的动、静态性能 。其原理框图如图所示
图2.3 自整定模糊PID控制的原理图
较常用的是模糊-PID复合控制和参数自整定模糊PID控制两种方法。
2.3.1 参数自整定模糊PID控制基本特性
模糊控制引入了逻辑推理，有较强的自适应能力，对非线性、大延迟等复杂系统有良好的控制效果。将模糊控制与PID控制相结合，可以很好地克服传PID控制的不足，实现精确控制 。并且使系统具有较强的适应性和鲁棒性，可以更有效地实现人的控制策略和经验。
自整定模糊PID控制的目的就是根据实际工况实时调整比例、积分微分系数，以达到控制作用在任何时候均为最优。自整定调整过程是模仿人的思文过推理实现的，由于人固有的特性，这一过程又一定是模糊的，如“如果当前偏差很大而偏差变化的速度仍很慢，则加大调节作用，以提高系统响应速度”，“如果当前偏差已很小而偏差变化的速度仍很大，则减小调节作用，以便减小系统超调”等为简化运算，使问题求解难度降低，以满足实时性的要求，在不降低其它性能的前提下，本文将模糊推理器设计成二输入三输出的推理器，即输入是偏差e和偏差变化率ec，输出是△Kp，△Ki，△Kd，用来分别调节KP，KI，KD的值。控制器参数(比例系数、积分系数和微分系数)的初值，由用户根据经验输入，这样以使用户仍可对控制参数进行宏的调节。并在很大程度上弥补了模糊推理中对变量进行模糊化所造成的误差，提高控制器主动适应系统或环境的能力。控制器参数的每一次调节都是在具体情况下的时修正，因而可达到调节作用的时间最优。
2.3.2 自整定模糊PID控制工作流程
自整定模糊PID是在PID算法的基础上，通过计算当前系统误差e和误差变化率ec，根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID修正参数的模糊矩阵表(在程序中执行)，在线查出修正参数后带入下式计算: