基于LabVIEW與MATLAB的模糊參數(shù)自整定PID控制

1 引言

　　傳統(tǒng)的PID控制器結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，可靠性高，制造技術(shù)成熟，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的控制中。但它主要適用于控制具有確切模型的線性過程，而對于具有非線性、大滯后和時(shí)變不確定的系統(tǒng)，則無法達(dá)到理想的控制效果。人工智能的興起和快速發(fā)展為控制領(lǐng)域提供了全新的方法。模糊控制是人工智能控制的一個(gè)重要分支，它是運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本理論和方法，把規(guī)則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則及有關(guān)信息作為知識存入計(jì)算機(jī)知識庫中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)情況，運(yùn)用模糊推理決定系統(tǒng)控制量的大小。將模糊理論與PID控制策略相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對PID參數(shù)在線自適應(yīng)調(diào)整，使系統(tǒng)既具有模糊控制的靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)。模糊控制器是當(dāng)前控制領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)之一，其研發(fā)的方法不盡相同。本文闡述了利用LabVIEW與MATLAB混合編程技術(shù)將MATLAB中的模糊邏輯工具箱（FIS Toolbox）與LabVIEW虛擬儀器開發(fā)軟件集成，研制出模糊參數(shù)自整定PID虛擬控制器，并實(shí)現(xiàn)了對非線性系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測控。

2 Fuzzy-PID控制策略

　　模糊參數(shù)自整定PID控制器以系統(tǒng)偏差E和偏差變化EC作為輸入，可以滿足不同時(shí)刻的E和EC對PID參數(shù)自整定的要求。利用模糊控制規(guī)則在線對PID參數(shù)進(jìn)行修改，便可構(gòu)成模糊參數(shù)自整定PID控制系統(tǒng)（以下稱Fuzzy-PID控制系統(tǒng)），其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

3 控制器設(shè)計(jì)

　　模糊控制設(shè)計(jì)的核心是總結(jié)工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，建立合適的模糊規(guī)則表，并組建一個(gè)推理結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)模糊規(guī)則。

3.1 模糊規(guī)則表的建立

3.2 FIS 推理結(jié)構(gòu)的編輯