常规PID控制器与模糊控制器的设计及其鲁棒性对比分析 本次设计中采用一个PID控制器,一个模糊控制器,一个模糊自适应PID控制器,进而比较各自的性能。三种模糊控制器的结构如下图: (1) 已知被控对象的传递函数为:
K??se Ts?1T?300,K?1,??100G(s)?
试设计常规PID控制器和模糊控制器(至少用2种类型的模糊控制器)分别对被控对象进行控制。通过仿真对比其控制效果并分析控制器的特点。 仿真结果分析:
仿真图像说明:
PID:常规PID控制器仿真结果
Fuzzypid:模糊自适应PID控制器仿真结果
fuzzy:模糊控制器仿真结果
仿真结果分析:从仿真图像来看,模糊自适应PID的响应3速度要快于其它两类仿真器,普通PID的超调大于其它两类控制器。从仿真结果来看模糊自适应PID控制器的鲁棒性最好。模糊自适应PID集成了模糊控制器稳定性和PID控制器的快速响应的优点,既有自适应性,又有好的稳定性和快速响应性。
第二问:当被控对象参数发生变化,
a:T减小30%,K,?不变;b: T增大30%,K,?不变;c:?增大30%,K,T不变;d: T减小30%,?增大30%,K不变;e: T增大30%,?增大30%,K增大30%。通过仿真对比分析控制器的鲁棒性。
仿真图像说明:A:为参照曲线(T=300,K=1, ?=100); a 曲线:(T减小30%,K,?不变);b曲线:(T增大30%,K,?不变) c曲线:(?增大30%,K,T不变);d曲线:(T减小30%,?增大30%,K不变); e:曲线(T增大30%,?增大30%,K增大30%) 仿真结果分析:从仿真结果来看模糊自适应PID控制器的鲁棒性最好。在各项参数发生变化时,响应速度变化不大;静态误差变化不大;响应时间变化也不大。模糊自适应PID集成了模糊控制器稳定性和PID控制器的快速响应的优点,既有自适应性,又有好的稳定性和快速响应性。
仿真图像说明:A:为参照曲线(T=300,K=1, ?=100); a 曲线:(T减小30%,K,?不变);
b曲线:(T增大30%,K,?不变) c曲线:(?增大30%,K,T不变);d曲线:(T减小30%,?增大30%,K不变); e:曲线(T增大30%,?增大30%,K增大30%) 仿真结果分析:从仿真结果来看模糊控制器的鲁棒性要好得多,因为它具有自适应能力。只是当K值发生变化时,出现大的稳态误差。仿真结果哦显示当K值增加30%时仿真曲线发散。保持K不变时,控制器在其他参数变化时,响应速度,响应时间,静态误差等都相差不大,显示鲁棒性较差。
普通PID控制器: