FUZZY-PID參數(shù)自整定PID算法及程序?qū)崿F(xiàn)

1、一、增量PID控制算法1增量PID控制基本原理增量 PID 算法公式 u(t)=Kp*(e(t)-e(t-1)+Ki*e(t)+Kd(e(t)-2*e(t-1)+e(t-2)式 1 u(t)本次控制應(yīng)輸出的增量e(t)基本偏差，當(dāng)前測(cè)量值與設(shè)定目標(biāo)的偏差。設(shè)定目標(biāo)為被減數(shù)，e(t)可正可負(fù)。e(t-1) 上一次的基本偏差。e(t-2)上兩次的基本偏差。e(t)-e(t-1)基本偏差的相對(duì)偏差，即本次基本偏差減上次的基本偏差，用于考察控制對(duì)象的變化趨勢(shì)，這是微分項(xiàng)的體現(xiàn)。Kp比例常數(shù)。Ki基本常數(shù)。Kd微分常數(shù)。輸出量公式 Pout(t)=Pout(t-1) + u(t)式 2即本次輸出量應(yīng)是上

2、次輸出量加本次應(yīng)該有的增量。2.PID調(diào)整區(qū)確定及 PID常數(shù)取值范圍。(1) 如果測(cè)量結(jié)果與控制目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)則可以用最大輸出或零輸出而沒有必要啟動(dòng)增量PID調(diào)節(jié)，直到測(cè)量結(jié)果進(jìn)入PID控制區(qū)域后，方啟動(dòng) PID細(xì)化調(diào)節(jié)。(2) PID常數(shù)取值范圍設(shè)調(diào)整區(qū)域測(cè)量范圍為- a,+ a,輸出區(qū)域?yàn)镺0utm。 u(t)為測(cè)量值的增量PID結(jié)果，因此其范圍就是- a,+ a。由于實(shí)際應(yīng)用時(shí)測(cè)量值與輸出量可能并非同一物理量， 因此在作實(shí)際輸出時(shí)應(yīng)把測(cè)量值的PID增量映射為輸出物理量，再作輸出，因此有如下映射關(guān)系 Pout(t)=Pout(t-1)+ Outm/2 a* u(t)。當(dāng)計(jì)算出的 Pout(

3、t)超越0Outm范圍時(shí)，應(yīng)作 邊界限制。為計(jì)算編程方便，Kp,Ki,Kd均作歸一化處理，即取值范圍均是0,1。二、模糊控制基本原理及FUZZY-PID參數(shù)自整定模糊數(shù)學(xué)中定義了 7個(gè)模糊子集為PB (正大)，PM (正中)，PS (正小)，ZE (零)，NS (負(fù)小)，NM (負(fù)中)，NB (負(fù)大)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)輸入量進(jìn)行模糊處理，然后進(jìn)行模糊 運(yùn)算解析出輸出量的模糊值。對(duì)于PID控制器，可通過模糊運(yùn)算方法計(jì)算出PID的三個(gè)參數(shù)，即稱為PID控制器的模糊參數(shù)整定。具體方法是，PID模糊參數(shù)整定器有兩個(gè)輸入量，偏差e,和偏差變化率 ec,(這里e即是式1中的e(t) , ec即e(t)-2*e

4、(t-1)+e(t-2),有三個(gè)輸出 量 Kp, Ki, Kd,根據(jù)資料模糊PID參數(shù)自整定技術(shù)及其在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用,有如下模糊運(yùn)算表：表 KpecNBNMNSZEPSPMPBeNBPBPBPMPMPSZEZENMPBPBPMPSPSZENSNSPMPMPMPSZENSNSZEPMPMPSZENSNSNMPSPSPSZENSNSNMNMPMPSZENSNMNMNMNBPBZEZENMNMNMNBNB表二 KiecNBNMNSZEPSPMPBeNBNBNBNMNMNSZEZENMNBNBNMNSNSZEZENSNBNMNSNSZEPSPSZENMNMNSZEPSPMPMPSNMNSZEPS

5、PSPMPBPMZEZEPSPSPMPBPBPBZEZEPSPMPMPBPB表三 KdecNBNMNSZEPSPMPBeNBPSNSNBNBNBNMPSNMPSNSNBNMNMNSZENSZENSNMNMNSNSZEZEZENSNSNSNSNSZEPSZEZEZEZEZEZEZEPMPBNSPSPSPSPSPBPBPBPMPMPMPSPSPB計(jì)算出e和ec后可通過查表得方法得出 Kp, Ki, KdKp=(1+ Kp)*Kp0, KpO為上次的Kp值， Kp值應(yīng)采用歸一化處理Ki=(1+ Ki)*Ki0, Ki0為上次的Ki值， Ki值應(yīng)采用歸一化處理Kd=(1+ Kd)*KdO, KdO為上次的 Kd值， Kd值應(yīng)采用歸