1、摘要交流伺服電機(jī)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動部件和各種數(shù)控機(jī)床。PID 控制是伺服系統(tǒng)中使用最多的控制模式之一。盡管傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，但交流伺服電 機(jī)存在非線性的、 強(qiáng)耦合。當(dāng)參數(shù)變動或非線性因素的影響發(fā)生變化時，控制不能實時改動，不能滿足系統(tǒng)高性能、高精度的要求。結(jié)合模糊控制和傳統(tǒng)PID 控制成一種新的控制方法 -模糊PID控制是解決上述問題的一種很好的途徑。模糊控制器不需要被控對象的數(shù)學(xué)模型，而是根據(jù)之前人為設(shè)定的 控制要求設(shè)計用來控制的決策算法， 使用此方式確定控制量。 模糊 控制和傳統(tǒng) PID 控制融合的結(jié)果 ，不單具有模糊控制的高性能， 還具備傳統(tǒng) PID 控制精

2、準(zhǔn)度 高的長處。本文對 PID 控制算法的原理和模糊控制算法作了簡要的描述和比較。指出 模糊 PID 混 合控制法，在誤差很大時使用模糊控制 ,在不大時使用 PID 控制 ,在 MATLAB 軟件中， 對交流 伺服系統(tǒng)的位置控制進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)仿真結(jié)果與理論上差距較小。關(guān)鍵詞： PID 控制；模糊控制；模糊 PID 控制器； MATLAB第 1 章 緒論1.1 研究課題的任務(wù) 本課題的任務(wù)是了解交流伺服系統(tǒng)， 比較并結(jié)合兩種控制的優(yōu)點， 結(jié)合成一種新的控制 方式 - 模糊 PID 控制。該控制法在系統(tǒng)輸出差距大時采用模糊控制，而在差距較小時采用 PID 控制。 文章最后給出了模

3、糊 PID 位置控制的 MATLAB 響應(yīng)圖， 同時給出了常規(guī) PID 控制 下的效果圖，并比較分析。1.3 交流伺服系統(tǒng)工作原理 相對單一的系統(tǒng)， 其一般是根據(jù)位置檢測反饋組成閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)。 其組成框圖參考 圖 1-1 內(nèi)容14 。此類系統(tǒng)主要原理是對比輸入的目標(biāo)位置信號和位置檢測設(shè)備測試的真實位置信號統(tǒng) 計其偏差且使用功率變換器的輸入端弱化誤差。 控制量被信號轉(zhuǎn)換和功率放大驅(qū)動， 驅(qū)動伺 服組織，促使誤差不斷縮減少，一直到最佳值。（1） 位置檢測裝置 是此類系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成方面， 完整系統(tǒng)的動態(tài)功能是否可以滿足 需求，關(guān)鍵的是位置檢測傳感器的科學(xué)選擇以及精度。 當(dāng)前普遍使用的位置傳感器主

4、要是接 觸式，接近式，曲軸位置，節(jié)氣門位置等多種類型的傳感器。（2）在此類系統(tǒng)中，功率變換器是完成此類電機(jī)高性 能調(diào)速的關(guān)鍵。此外，它應(yīng)該具 備較穩(wěn)定的輸出功率和較高的調(diào)頻電壓精度， 而且還需要在有溫差是穩(wěn)定運(yùn)行的能力、 較強(qiáng) 的電磁抗干擾能力、系統(tǒng)異常保護(hù)的功能。（3）伺服電機(jī)是伺服系統(tǒng)的主要組成部分。伺服電機(jī)具有良好的低速特性是伺服電機(jī) 具有高精度的關(guān)鍵。 伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng) （急停， 啟動）也指出此類電機(jī)需要具備更小的轉(zhuǎn) 動慣量、較高加速轉(zhuǎn)矩（過載轉(zhuǎn)矩） 、相對平穩(wěn)性等。當(dāng)前被普遍使用的主要是感應(yīng)式交流 異步電動機(jī)等類型。（4）控制器 其一般包含微處理芯片，比如微處理器 以及數(shù)字信號處理

5、器（DSP）等部分。一般閉環(huán)控制系統(tǒng)的功能更加完善 ，具備方位 、速度與電流反饋 等功能。 參考圖 1-2 可 知。圖 1-2 交流伺服系統(tǒng)的三閉環(huán)結(jié)構(gòu) 電流環(huán)和速度環(huán) 全部是 內(nèi)環(huán)。 前者的功能 是： 提升內(nèi)環(huán)控制 主體的 傳遞函數(shù)的 精準(zhǔn)性 ， 促進(jìn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)作 。避免 電流環(huán)內(nèi)部的干擾； 防止發(fā)生 電路內(nèi)電流超出額定數(shù)值的問題 ，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。速度環(huán)的作用是減小負(fù)載擾動 對系統(tǒng)的 作用以及弱化 電機(jī)轉(zhuǎn)速 變化 。位置環(huán)的 功能是確 保當(dāng)前 靜態(tài)與動態(tài)跟蹤 功能 ，是交流伺服系統(tǒng)的 平穩(wěn)性與功能齊全的關(guān)鍵基礎(chǔ) ，是最主要的 反饋環(huán)節(jié)。多回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器要從內(nèi)而外逐個設(shè)計。 對于三

6、環(huán)位置伺服系統(tǒng)， 首先設(shè)計電流調(diào) 節(jié)器，而后將電流環(huán)作為速度環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，在其他環(huán)節(jié)中生成速度調(diào)節(jié)器的被控對象， 并設(shè)計速度調(diào)節(jié)器。 最后，把所有速度環(huán)當(dāng)做位置環(huán)中的 重要部分來設(shè)定位置 調(diào)節(jié)器。依次 設(shè)計可 確保所有 環(huán) 的平穩(wěn)性 ，這使得整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性都能得到保障。位置伺服系統(tǒng)的控制量是電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角位移。 當(dāng)目標(biāo)要求位置任意變化時， 系統(tǒng) 關(guān)鍵 工作是讓 輸出量 高效且精準(zhǔn)的被傳達(dá) 。位置伺服系統(tǒng) 現(xiàn)實特點 ：1）此系統(tǒng)現(xiàn)實作用是讓 目標(biāo)高效的從起始 位置到預(yù)期 位置 2）需要具備精準(zhǔn)度高的 位 置傳感器， 進(jìn)而傳遞 位移誤差的電信號。3）電壓 與功率放大器 、 拖曳系統(tǒng) 全部

7、可逆。4）控制系統(tǒng) 需要盡量達(dá)到 穩(wěn)態(tài)精度 與動態(tài)高效響應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)。第 2 章 PID 位置控制2.1 PID 控制的特點在 PID 控制器 內(nèi)，比例控制 可以高效反映 誤差，進(jìn)而減低 穩(wěn)態(tài)誤差。 但是 ，此控制無法 去除穩(wěn)態(tài)誤差。 因此在參數(shù)調(diào)整中，增加比例放大系數(shù) 會造成不穩(wěn)定問題。積分控制 主要作 用是，在系統(tǒng)出現(xiàn)誤差，積分控制器 接連累計 ，輸出控制量， 去除誤差。 所以，只需要充足 時間，積分控制就可以全面去除 誤差，促使系統(tǒng)誤差 變成零，進(jìn)而去除穩(wěn)態(tài)誤差。 然而積分 功能強(qiáng)大 ，導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)， 乃至造成 振蕩問題。差分控制可 弱化超調(diào)問題 ，處理振蕩，提升 綜合平穩(wěn) 性，提升系統(tǒng)動

8、態(tài)反映效率 ，減少調(diào)節(jié)時間， 強(qiáng)化綜合動態(tài)功能。因此，當(dāng)采用PID控制時，必須適當(dāng)調(diào)整比例放大系數(shù) Kp、積分時間TI和差分時間TD, 使整個控制系統(tǒng)獲得良好的性能。2.1.1 PID 控制的優(yōu)點1. 原理淺顯，應(yīng)用便利2。 適應(yīng)性強(qiáng)，可普遍使用在化工、熱工、冶金、造紙、建材等相關(guān)組織。PID 控制的自 動調(diào)節(jié)器逐漸完成商業(yè)化目標(biāo)。 在當(dāng)前執(zhí)行部分， 也逐漸研發(fā)出機(jī)械、 液壓、電子等發(fā)展階 段，但它們從未與 PID 分離。即使在最新的最先進(jìn)的計算機(jī)中，它的基本控制功能仍然是PID 控制 15。三。它是魯棒的，也就是說，它的控制質(zhì)量對受控對象的變化不敏感。由于這些優(yōu)點，PID控制始終是過程控制的

9、第一指導(dǎo)。大型現(xiàn)代生產(chǎn)裝置的控制回路可 以大到 1200 個以上，其中大部分由 PID 控制。然而生產(chǎn)環(huán)節(jié)持續(xù)增多，控制問題頻繁出現(xiàn)，對精度的要求更加嚴(yán)苛。之前的PID控制 無法全面滿足現(xiàn)實需求，換句話說，需要持續(xù)改善與優(yōu)化 PID控制模式，進(jìn)而滿足持續(xù)變化 的現(xiàn)實需求 。2.1.2 PID 控制的局限性PID控制器的主要不足是 其對受控主體的依賴性。主要以受控主體的精確數(shù)學(xué)模型為 前 提，在系統(tǒng)內(nèi)一般不會發(fā)生類似問題 ：大部分系統(tǒng)， 尤其是工業(yè)過程 相對繁瑣 ，所以無法精 準(zhǔn)敘述上述 PR 的傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程。閉鎖。因為對控制器質(zhì)量的 標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)苛，控制主體更加 復(fù)雜。只使用一般PID控制

10、器無法順 利完成目標(biāo) 。2.2 位置環(huán)數(shù)字 PID 控制  首先，交流伺服系統(tǒng)要求 具備高效 跟蹤功能，也就是要求對輸入信號的 高效響應(yīng)， 較少誤差，較短過渡時間， 不存在過沖或者微弱 振蕩。其次，穩(wěn)態(tài)精度高， 也就是 穩(wěn)態(tài)誤差 不大，定位精準(zhǔn)度高。但是，某些PID控制出現(xiàn)超調(diào)量大、調(diào)整時間長、控制效率不高等問 題， 因此 參數(shù)選擇 相對復(fù)雜 。在一般數(shù)字PID控制系統(tǒng)內(nèi)，積分部分的主要目標(biāo)是弱化 靜態(tài)差，提升精度，然而在開 始、 完結(jié)或明顯增加、設(shè)定值 下降的時候 ，系統(tǒng)輸出偏差 很大。其會造成 積分積累， 造成過 沖乃至 振蕩問題，是伺服系統(tǒng)。 電動機(jī) 運(yùn)作運(yùn)行不順利 。

11、為了弱化積分修正對電機(jī)運(yùn)作 時期 控制系統(tǒng)動態(tài)性能的影響， 使用積分分離PID控制算法。在電動機(jī)真實位置與確定位置的誤 差低于相應(yīng)數(shù)值的時候 ， 增加 積分校正 程序， 進(jìn)而減少綜合 穩(wěn)態(tài)誤差 16。2.2.1 積分分離 PID 控制算法此算法也要設(shè)定積分分離閾值E。使用仿真來明確上述閥值E。在？e(k)?>E時，也就 是偏差值很大的時候，使用PD控制，進(jìn)而防止因積分累積造成太大的超調(diào)量，促使伺服系 統(tǒng)高效響應(yīng)；在?e(k)? WE時，也就是偏差值相對小時，使用PID控制，進(jìn)而減低 系統(tǒng)誤差， 確保此類電機(jī)的位置控制 精準(zhǔn)性。位置式PID算式寫成積分分離方式是：(2-1)其中 ：

12、 u(k) 控制量；e(k) 誤差值；K -采樣序列號，K= 0,1,2,;T 采樣周期；K p比例系數(shù)；T i 積分時間常數(shù)；T d微分時間常數(shù)；3 -積分項的開關(guān)系數(shù)2.2.2 積分分離 PID 控制算法流程依照(2-1)式可編寫出具體的 控制程序，算法流程圖 參考圖2-1 。2.3 控制系統(tǒng)參數(shù)的整定PID參數(shù)的初值根據(jù)預(yù)整定得出，參數(shù)整定的 現(xiàn)實工作是明確 KP、Tl、TD與采樣周期 T。在比值系數(shù)Kp變大時，系統(tǒng)操作敏銳，效率高，而總成造成振蕩，調(diào)節(jié)時間久，積分時 間常數(shù) Ti 高 ，綜合 穩(wěn)態(tài)誤差可 去除 ，然而平穩(wěn) 性好。 差分控制可 優(yōu)化 動態(tài)特性， 避免 過沖， 減少調(diào)整 時

13、間。普遍使用的 參數(shù)整定 方式主要是擴(kuò)展 臨界比例法、 擴(kuò)展響應(yīng)曲線法 以及 歸一 化參數(shù)整定法。 上述方式 是從 Ziegler Nichols (Ziegler Nichols ) 1 7規(guī)則 延伸出來 。通常 指出 ，交流伺服系統(tǒng)模型是 具備延遲部分的 一階模型(滯后 的第一步)：(2-2)其中, K、 L 與 Tc 主要是 被控主體的 放大系數(shù)、純延遲時間 與常數(shù)。 利用 MATLAB 中的 Simulink 仿真系統(tǒng)， 開展階躍輸入激勵 , 得出響應(yīng)曲線參考圖2-2,之后依照 曲線得出其特征 參數(shù)。 所以， 其能利用 Ziegler Nichols 設(shè)置規(guī)則獲得。Kp= 1.2Tc/

14、KL, Ti= 2L , Td= 0.5L。圖 2-1 PID 控制流程圖圖 2-2 階躍響應(yīng)曲線第 3 章 模糊控制理論基礎(chǔ)3.1 概述美國加利福尼亞 學(xué)校專家在1965年撰寫Fuzzy Set18開啟模糊數(shù)學(xué) 發(fā)展 歷史， 此后，模糊數(shù)學(xué) 開始得到關(guān)注 。 此類數(shù)學(xué)用 在控制部分的最早時間是 1973 年， 此后 模糊 控制 被普遍重視，大量分析匯聚 在：模糊邏輯：模糊控制器設(shè)計；模糊邏輯硬件設(shè)計； 應(yīng)用研究等 部分。模糊控制是 使用語言來誘導(dǎo)算子的控制 方式，且使用 語言變量 與模糊集理論 產(chǎn)生控制算 法。突出特征是 繞過物體的不 明確性、不 精準(zhǔn)性、噪聲、非線性、時間變化 與延遲。其具

15、備 強(qiáng)大的 魯棒性， 可以被使用在 非線性、時變 與時滯系統(tǒng)的控制 中。此類邏輯 控制設(shè)計 便利 ， 便于認(rèn)知 ，即便是非 專業(yè)人員也能輕松 設(shè)計，所以具備較好的 商用性 與可行 性。之前的 自動控制 不能處置大眾語言內(nèi)的 模糊性，其中 模糊集合 與邏輯的出現(xiàn) 可以妥善處 理描述控制 規(guī)則的 條件語句 內(nèi)比如 “較大”“、稍小”“、過高”等具備相應(yīng) 模糊性的 詞匯 ，使用 模 糊集合來 敘述上述 語句， 就可以組成 模糊控制器。 1974 年 Mamdani19 第一次 設(shè)計 出模糊 控制器， 且將其使用在 鍋爐與蒸汽機(jī)上，得到良好的成就 ，模糊控制 隨之出現(xiàn) 。模糊控制 和經(jīng)典控制的 主要差

16、異就是其 不需要 創(chuàng)建 被控主體（或過程）的精準(zhǔn) 數(shù)學(xué)模型， 主要依靠個人的 知識積累，通過個人思維與 邏輯推理方式 來 直接”開展控制。通常PID控制 在原理 與方式上并不相同 。模糊邏輯 主要使用 模糊邏輯與 近似推理來對 大眾 知識與經(jīng)驗開展 形式化 與建模。其變成 計算機(jī)可 認(rèn)可的 控制模型， 促使計算機(jī) 可以取代大眾開展高效的全面 控制。3.2 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)與組成模糊控制 主要原理通過圖3-1 呈現(xiàn)出來 ，其主要方面是 模糊控制器。 此控制器的控制律 被計算機(jī)程序 完成 。其中主要理論是利用 微機(jī)中斷采樣來 得到受 控量的輸入量。 把偏差信號 E的精準(zhǔn)量模糊化成模糊量，使用對

17、應(yīng)的模糊語言 代表偏差e的模糊量，得出偏差e的模糊 語言集的子集。 之后依照 模糊推理的 整體規(guī)則， 使用模糊集與控制規(guī)則 開展決策。u=e*R（3-1）其中 ， u 是 模糊量。為了對受控 整體進(jìn)行精準(zhǔn)的 控制， 也需要 把模糊量 U 轉(zhuǎn)變成精準(zhǔn) 量。 此環(huán)節(jié) 在圖 內(nèi)變 成清晰化或解模糊。在 得到精準(zhǔn)的 數(shù)字控制量 之后，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換 把模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換 傳送給 執(zhí)行部門，且持續(xù) 控制受控 整體。之后，中斷等待第二次采樣 且開展后續(xù)的 控制， 進(jìn)而完成 對被控 主體的 模糊控制。圖 3-1 模糊控制原理3.2.1 模糊化模糊控制器是 根據(jù)大眾內(nèi)心的 模糊控制。 有必要將從輸入通道采樣的精確量

18、轉(zhuǎn)化為模糊 推理所需的模糊量。例如，系統(tǒng)水溫的誤差信號的范圍及其設(shè)定值可以是-12C+ 12 C,即-12, 12 ，并且每個輸入信號具有對應(yīng)的域，并且信號大小的模糊子集被定義在域中。例 如，水溫誤差的范圍可以定義為 -5， -4， -3， -2， -1, 0, 1， 2, 3, 4， 5，全部是 11 個離散點。 在不同采樣時間， 模糊接口 把輸入信號的物理值 轉(zhuǎn)變成對照 域上的點 。比如，水溫誤差 是 7.2 C， 對照于點+ 3（20）內(nèi)的散射場。3.2.2 知識庫知識庫包 包含使用 領(lǐng)域知識， 一般包含 數(shù)據(jù)庫與規(guī)則庫。 前者供應(yīng)全部 定義。 全部和 輸 入、輸出變量相 對照的 域，和

19、在域定義的規(guī)則庫 內(nèi)采用的全部 模糊子集的定義都 被存放在其 中。在模糊控制器的推理 時期，數(shù)據(jù)庫 是推理機(jī)準(zhǔn)備相應(yīng)的信息 。在模糊接口時， 數(shù)據(jù)庫 為 對應(yīng) 字段 準(zhǔn)備相應(yīng)的信息 。規(guī)則庫存儲模糊控制規(guī)則。 此類規(guī)則是根據(jù)人工操作 職員的 控制經(jīng)驗 與相關(guān)學(xué)者積累的 知識。 其是控制受控 主體的 知識模型。 此類精度影響最終 控制器的 功能。3.2.3 模糊推理從時間輸入 與模糊控制規(guī)則 推測出 模糊推理 方式，且引導(dǎo)出 模糊控制器的輸出。 模糊控 制器的模糊推理 制度的設(shè)定一般使用 模糊推理算法。 在此類控制器利用查找表懲罰 完成時， 可離線 設(shè)定查詢表。 在模糊控制器由軟機(jī)械推理懲罰 完

20、成時，可設(shè)計模糊控制器。 可在線 開 展相應(yīng) 推理。 在使用此 控制器組成硬件控制器時， 其效率高，精準(zhǔn)度高 ，肯定比軟件效果更 好。3.2.4 解模糊化和模糊化不同， 去模糊化將模糊控制器輸出量轉(zhuǎn)變成精確量。 在我們使用模糊控制算法 時，根據(jù)模糊推理得出的模糊控制函數(shù)需要轉(zhuǎn)變成 執(zhí)行器官所能接受的精確數(shù)量。 DE-Fuzzy 接口有兩個主要功能： 一個是范圍變換， 另一個是模糊度求解。 輸出字段被轉(zhuǎn)換為輸出物理 2 的范圍，并且在解決方案的輸出域中的點被轉(zhuǎn)換為在操作時輸出物理量的值。最常用的歧義消解策略包括最大隸屬度法、中值法和重心法21 。第 4 章 模糊 PID 控制器的設(shè)計4.1 模糊

21、 PID 控制器原理模糊控制具備抑制超調(diào)成果顯著 、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點， 在系統(tǒng)存在非線性因素時表現(xiàn)依舊 搶眼。 然而，模糊控制器在系統(tǒng)處于穩(wěn)定時減小誤差的效果不理想，這使得其不能出現(xiàn)在精度要求高的場合。 此情況在離散的有限域設(shè)計中尤為突出。 如果模糊控制器只有控制量偏差 的偏差和變化率兩個輸入，那么它可以看作是一個參數(shù)可變 PD 控制。 PD 控制沒有積分作 用，這使得系統(tǒng)在處于穩(wěn)定時沒有積分環(huán)節(jié)減小誤差。但 PID 控制在不能確定系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型時，不能保證良好的動態(tài)性能， 但 PID 控制的積分環(huán)節(jié)可以消除靜態(tài)差， 提高系統(tǒng)在穩(wěn)定 時性能。因為此類伺服系統(tǒng)屬于非線性強(qiáng)耦合控制系統(tǒng)，假如把模糊與

22、傳統(tǒng) PID控制捆混合起來，之后將誤差大小為基礎(chǔ) ，誤差小采用模糊控制，誤差大用 PID 控制。這樣，不僅避免 了 PID 控制系統(tǒng)信號處理簡單， 副作用多等缺點， 同時也避免了模糊控制消除穩(wěn)態(tài)誤差慢的 缺點，而且結(jié)合了兩種控制各自的優(yōu)點。模糊PID控制伺服系統(tǒng) 參考圖4-1可知。為了讓提高響應(yīng)效率，在PID整定效果不好的 時候使用模糊控制，在系統(tǒng)誤差在PID控制范圍內(nèi)使用此類控制方式。上述控制器的優(yōu)勢是 在偏差很大時使用模糊控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制量 U,并在偏差變小到一定程度用PID控制，這就要求預(yù)先給出用于兩者模式轉(zhuǎn)換的設(shè)定值，是系統(tǒng)能自行切換。4.2 模糊 PID 控制器的設(shè)計4.2.1 語

23、言變量的模糊化輸入和輸出變量的模糊語言的描述，設(shè)置輸入變量E和EC的模糊子集和輸出 U的模糊子集：E的子集是負(fù)，負(fù)，負(fù)，負(fù)，正，正，并且簡單地記錄為NB，NM，NS，NO,PO, PS, PM，Pb。EC 和 U 的子集均為NB，NM ,NS，ZO，PS, PM，PB，E 和 EC的論 域均為 -6 ，- 5 ， -4 ， -3 ， -2 ， -1, 0, 1 ， 2, 3, 4 ， 5, 3 ，并且論證的字段是： ， - ， - ，- ， - ， -,-,-,-,-,-,- ,- ,- ,-E模糊集選擇8個元素，區(qū)分NO和PO,主要是為了提高 穩(wěn)態(tài)精度。在操作時期執(zhí)行人員會遭遇的現(xiàn)實 情況與

24、對照的 控制策略 匯總成 表 4-1 。第一,在誤差 是負(fù)時,假如誤差變動時負(fù),那么誤差出現(xiàn)變大走勢 ,也就是盡早去除 負(fù)大誤差, 降低誤差, 所以控制量變動為 正。在誤差是負(fù)且誤差 變化為正時, 系統(tǒng)原本就存在縮減 誤差的走勢,所以需要使用 小的控 制進(jìn)而去除 誤差而不超調(diào)。 參考 表 4-1 可知 ,在誤差 是負(fù) 此外 誤差變化 是正時, 將控制變化 當(dāng)做核心 。假如誤差被改變 成正中心或大中心, 那么控制體積 不能提高 ,不然過沖會造成 正 誤差, 所以控制體積變 是 0 水平。在誤差是負(fù)中時, 需要盡早去除 控制誤差。 控制量的改變和 誤差是負(fù)大時的 變動理論上 相同 。在系統(tǒng)誤差 是

25、負(fù)時, 開始更加平穩(wěn) 。假如上述 誤差變化 為負(fù),那么挑選 控制量的 變動當(dāng) 做中值, 進(jìn)而限制 負(fù)方向上誤差 變動。假如誤差變化 為正, 此時系統(tǒng)逐漸去除 誤差, 這個時 候挑選 控制量的變化 則是正值。挑選控制量變動的標(biāo)準(zhǔn)是 ,在偏差大或小時, 在挑選時需要挑選快速去除 誤差；在偏差 小時， 需要將 系統(tǒng) 平穩(wěn)性當(dāng)做重點 。在明確 誤差是正或是負(fù)之后，此時也需要轉(zhuǎn) 變正負(fù)號。 控制 要求參考 表 4-1 。4.2.2 模糊控制規(guī)則表 本質(zhì)上，模糊控制規(guī)則取自操作員多年實際操作的經(jīng)驗經(jīng)過設(shè)計者分析總結(jié)并經(jīng)處理過 的計算機(jī)認(rèn)可的程序語句。 此類規(guī)則的 編撰主要是把 控制器的輸出 能讓系統(tǒng)輸出響

26、應(yīng) 與靜態(tài) 特性達(dá)到 最佳當(dāng)做基礎(chǔ) 。在 MATLAB 命令窗口中，輸入 fuzzy 進(jìn)入模糊控制器的設(shè)計界面， 創(chuàng)建FIS文件，挑選模糊控制器當(dāng)做Mamdani類型，且依照以上研究輸入隸屬函數(shù)與E、 EC、U 的量化區(qū)間 ，具體 規(guī)則 :去模糊化 使用重心法(FieldCenter)建設(shè)FIS文件，在rule處填寫以上 控制規(guī)則，進(jìn)而 得出模糊控制器算法。 具體規(guī)則參考表4-1 內(nèi)容。4.2.3 確定隸屬度函數(shù)E、EC和U的隸屬函數(shù)均取用三角函數(shù)。因為提高系統(tǒng)的魯棒性和提高隸屬函數(shù)的區(qū)分度的目標(biāo)，所以函數(shù)在越接近原點的時候坡度越陡。E， EC 與 U 的隸屬度函數(shù) 主要參考 圖4-2,4-3

27、,4-4 內(nèi)容。依照隸屬函數(shù)，把U的隸屬度撰寫成表格參考表4-2。4.3 模糊 PID 控制工作流程圖 基于以上控制算法的交流位置伺服控制系統(tǒng)總體流程圖如圖 4-5 所示。4.4 切換 PID 控制系統(tǒng)當(dāng)誤差e(t)<1時使用積分分離PID控制。采樣時間是二十秒，延遲時間是四倍采樣時 間，也就是八十秒。控制對象離散 是Y( k)= -dN (2) y ( k-1 ) +num (2) u ( k 5),階 躍響使用在積分分離PID控制器。使用分段積分分離，也就是依照 誤差絕對值的 不同使用多 種積分強(qiáng)度。圖 4-5 模糊 PID 控制工作流程圖 在交流伺服位置控制 系統(tǒng)內(nèi) ，使用 積分分離 PID 控制與位置式 PID 控制， 比較兩種控制 模式，積分分離 PID 控制在響應(yīng)速度和誤差誤差方面占有優(yōu)勢。 只要系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)填寫較為 準(zhǔn)確，那么控