摘
交流伺服电机现广泛应机械结构驱动部件种数控机床PID控制伺服系统中控制模式传统PID控制系统构造简单运转稳定交流伺服电机存非线性强耦合参数变动非线性素影响发生变化时控制实时改动满足系统高性高精度求结合模糊控制传统PID控制成种新控制方法模糊PID控制解决述问题种途径模糊控制器需控象数学模型根前设定控制求设计控制决策算法方式确定控制量模糊控制传统PID控制融合结果单具模糊控制高性具备传统PID控制精准度高长处
文PID控制算法原理模糊控制算法作简描述较指出模糊PID混合控制法误差时模糊控制时PID控制MATLAB软件中交流伺服系统位置控制进行仿真结果表明该控制系统仿真结果理差距较
关键词：PID控制模糊控制模糊PID控制器MATLAB
第1章 绪
11 研究课题务
课题务解交流伺服系统较结合两种控制优点结合成种新控制方式模糊PID控制该控制法系统输出差距时采模糊控制差距较时采PID控制文章出模糊PID位置控制MATLAB响应图时出常规PID控制效果图较分析
13 交流伺服系统工作原理
相单系统般根位置检测反馈组成闭环位置伺服系统组成框图参考图11容[14]
类系统原理输入目标位置信号位置检测设备测试真实位置信号统计偏差功率变换器输入端弱化误差控制量信号转换功率放驱动驱动伺服组织促误差断缩减少直佳值
（1）位置检测装置 类系统关键构成方面完整系统动态功否满足需求关键位置检测传感器科学选择精度前普遍位置传感器接触式接式曲轴位置节气门位置等种类型传感器
（2）类系统中功率变换器完成类电机高性调速关键外应该具备较稳定输出功率较高调频电压精度需温差稳定运行力较强电磁抗干扰力系统异常保护功
（3）伺服电机伺服系统组成部分伺服电机具良低速特性伺服电机具高精度关键伺服系统快速响应（急停启动）指出类电机需具备更转动惯量较高加速转矩（载转矩）相稳性等前普遍感应式交流异步电动机等类型
（4）控制器 般包含微处理芯片微处理器数字信号处理器（DSP）等部分
般闭环控制系统功更加完善具备方位速度电流反馈等功参考图12知
图12 交流伺服系统三闭环结构
电流环速度环全部环前者功：
提升环控制体传递函数精准性促进系统稳运作
避免电流环部干扰
防止发生电路电流超出额定数值问题保证系统安全运行
速度环作减负载扰动系统作弱化电机转速变化位置环功确保前静态动态踪功交流伺服系统稳性功齐全关键基础反馈环节
回路控制系统调节器外逐设计三环位置伺服系统首先设计电流调节器电流环作速度环中环节环节中生成速度调节器控象设计速度调节器速度环做位置环中重部分设定位置调节器次设计确保环稳性整控制系统稳定性保障
位置伺服系统控制量电机转子角位移目标求位置意变化时系统关键工作输出量高效精准传达
位置伺服系统现实特点：
1）系统现实作目标高效起始位置预期位置 2）需具备精准度高位置传感器进传递位移误差电信号
3）电压功率放器拖曳系统全部逆
4）控制系统需量达稳态精度动态高效响应标准
第2章 PID位置控制
21 PID控制特点
PID控制器例控制高效反映误差进减低稳态误差控制法稳态误差参数调整中增加例放系数会造成稳定问题积分控制作系统出现误差积分控制器接连累计输出控制量误差需充足时间积分控制全面误差促系统误差变成零进稳态误差然积分功强导致系统超调造成振荡问题差分控制弱化超调问题处理振荡提升综合稳性提升系统动态反映效率减少调节时间强化综合动态功
采PID控制时必须适调整例放系数Kp积分时间TI差分时间TD整控制系统获良性
211 PID控制优点
1原理浅显应便利
2适应性强普遍化工热工冶金造纸建材等相关组织PID控制动调节器逐渐完成商业化目标前执行部分逐渐研发出机械液压电子等发展阶段未PID分离新先进计算机中基控制功然PID控制〔15〕
三鲁棒说控制质量受控象变化敏感
优点PID控制始终程控制第指导型现代生产装置控制回路1200中部分PID控制
然生产环节持续增控制问题频繁出现精度求更加严苛前PID控制法全面满足现实需求换句话说需持续改善优化PID控制模式进满足持续变化现实需求
212 PID控制局限性
PID控制器足受控体赖性受控体精确数学模型前提系统般会发生类似问题：部分系统尤工业程相繁琐法精准叙述述PR传递函数状态方程闭锁
控制器质量标准更加严苛控制体更加复杂般PID控制器法利完成目标
22 位置环数字PID控制
首先交流伺服系统求具备高效踪功求输入信号高效响应较少误差较短渡时间存者微弱振荡次稳态精度高稳态误差定位精准度高某PID控制出现超调量调整时间长控制效率高等问题参数选择相复杂
般数字PID控制系统积分部分目标弱化静态差提升精度然开始完结明显增加设定值降时候系统输出偏差会造成积分积累造成振荡问题伺服系统电动机运作运行利弱化积分修正电机运作时期控制系统动态性影响积分分离PID控制算法电动机真实位置确定位置误差低相应数值时候增加积分校正程序进减少综合稳态误差〔16〕
221 积分分离PID控制算法
算法设定积分分离阈值E仿真明确述阀值Eûe(k)û>E时偏差值时候PD控制进防止积分累积造成太超调量促伺服系统高效响应ûe(k)û≤E时偏差值相时PID控制进减低系统误差确保类电机位置控制精准性位置式PID算式写成积分分离方式
(21)
中 u(k) ——控制量
e(k) ——误差值
K 采样序列号K＝0 1 2 ……
T ——采样周期
K p——例系数
T i ——积分时间常数
T d——微分时间常数
β——积分项开关系数
222 积分分离PID控制算法流程
(21)式编写出具体控制程序算法流程图参考图21
23 控制系统参数整定
PID参数初值根预整定出参数整定现实工作明确KPTITD采样周期T值系数Kp变时系统操作敏锐效率高总成造成振荡调节时间久积分时间常数Ti高综合稳态误差然稳性差分控制优化动态特性避免减少调整时间普遍参数整定方式扩展界例法扩展响应曲线法化参数整定法述方式Ziegler Nichols（Ziegler Nichols）〔17〕规延伸出通常指出交流伺服系统模型具备延迟部分阶模型（滞第步）：
(22)
中 KL Tc 控体放系数纯延迟时间常数利MATLAB中Simulink仿真系统开展阶跃输入激励 出响应曲线参考图22曲线出特征参数利Ziegler Nichols设置规获
Kp 12TcKL Ti 2L Td 05L
图21 PID控制流程图
图22 阶跃响应曲线
第3章 模糊控制理基础
31 概述
美国加利福尼亚学校LAZadah专家1965年撰写Fuzzy Set[18]开启模糊数学发展历史模糊数学开始关注类数学控制部分早时间1973年模糊控制普遍重视量分析汇聚：模糊逻辑：模糊控制器设计模糊逻辑硬件设计应研究等部分
模糊控制语言诱导算子控制方式语言变量模糊集理产生控制算法突出特征绕物体明确性精准性噪声非线性时间变化延迟具备强鲁棒性非线性时变时滞系统控制中类逻辑控制设计便利便认知便非专业员轻松设计具备较商性行性
前动控制处置众语言模糊性中模糊集合逻辑出现妥善处理描述控制规条件语句较稍高等具备相应模糊性词汇模糊集合叙述述语句组成模糊控制器1974年Mamdani[19]第次设计出模糊控制器锅炉蒸汽机良成模糊控制出现
模糊控制典控制差异需创建控体（程）精准数学模型知识积累通思维逻辑推理方式直接开展控制通常PID控制原理方式相模糊逻辑模糊逻辑似推理众知识验开展形式化建模变成计算机认控制模型促计算机取代众开展高效全面控制
32 模糊控制器基结构组成
模糊控制原理通图31呈现出方面模糊控制器控制器控制律计算机程序完成中理利微机中断采样受控量输入量偏差信号E精准量模糊化成模糊量应模糊语言代表偏差e模糊量出偏差e模糊语言集子集模糊推理整体规模糊集控制规开展决策
ue*R (31)
中u模糊量
受控整体进行精准控制需模糊量U转变成精准量环节图变成清晰化解模糊精准数字控制量利数模转换模拟数字转换传送执行部门持续控制受控整体中断等第二次采样开展续控制进完成控体模糊控制
图31 模糊控制原理
321 模糊化
模糊控制器根众心模糊控制必输入通道采样精确量转化模糊推理需模糊量例系统水温误差信号范围设定值12～C~+ 12 C[12 12 ]输入信号具应域信号模糊子集定义域中例水温误差范围定义54321 0 12 3 45全部11离散点采样时间模糊接口输入信号物理值转变成域点水温误差72 C点+ 3（20）散射场
322 知识库
知识库包包含领域知识般包含数库规库前者供应全部定义全部输入输出变量相域域定义规库采全部模糊子集定义存放中模糊控制器推理时期数库推理机准备相应信息模糊接口时数库应字段准备相应信息
规库存储模糊控制规类规根工操作职员控制验相关学者积累知识控制受控体知识模型类精度影响终控制器功
323 模糊推理
时间输入模糊控制规推测出模糊推理方式引导出模糊控制器输出模糊控制器模糊推理制度设定般模糊推理算法类控制器利查找表惩罚完成时离线设定查询表模糊控制器软机械推理惩罚完成时设计模糊控制器线开展相应推理控制器组成硬件控制器时效率高精准度高肯定软件效果更
324 解模糊化
模糊化模糊化模糊控制器输出量转变成精确量模糊控制算法时根模糊推理出模糊控制函数需转变成执行器官接受精确数量DEFuzzy接口两功：范围变换模糊度求解输出字段转换输出物理2范围解决方案输出域中点转换操作时输出物理量值常歧义消解策略包括隶属度法中值法重心法〔21〕
第4章 模糊PID控制器设计
41 模糊PID控制器原理
模糊控制具备抑制超调成果显著鲁棒性强等优点系统存非线性素时表现旧抢眼然模糊控制器系统处稳定时减误差效果理想出现精度求高场合情况离散限域设计中尤突出果模糊控制器控制量偏差偏差变化率两输入作参数变PD控制PD控制没积分作系统处稳定时没积分环节减误差PID控制确定系统数学模型时保证良动态性PID控制积分环节消静态差提高系统稳定时性类伺服系统属非线性强耦合控制系统假模糊传统PID控制捆混合起误差基础误差采模糊控制误差PID控制样仅避免PID控制系统信号处理简单副作等缺点时避免模糊控制消稳态误差慢缺点结合两种控制优点
模糊PID控制伺服系统参考图41知提高响应效率PID整定效果时候模糊控制系统误差PID控制范围类控制方式述控制器优势偏差时模糊控制调节系统控制量U偏差变定程度PID控制求预先出两者模式转换设定值系统行切换
42 模糊PID控制器设计
421 语言变量模糊化
输入输出变量模糊语言描述设置输入变量EEC模糊子集输出U模糊子集：E子集{{负负负负正正}简单记录{NBNMNSNOPOPSPMPb}EC U 子集均{NBNM NSZOPSPMPB}EEC域均{6 54321 0 12 3 45 3证字段：…E模糊集选择8元素区分NOPO提高稳态精度
操作时期执行员会遭遇现实情况控制策略汇总成表41第误差负时假误差变动时负误差出现变走势早负误差降低误差控制量变动正
误差负误差变化正时系统原存缩减误差走势需控制进误差超调参考表41知误差负外误差变化正时控制变化做核心假误差改变成正中心中心控制体积提高然会造成正误差控制体积变0水
误差负中时需早控制误差控制量改变误差负时变动理相
系统误差负时开始更加稳假述误差变化负挑选控制量变动做中值进限制负方误差变动假误差变化正时系统逐渐误差时候挑选控制量变化正值
挑选控制量变动标准偏差时挑选时需挑选快速误差偏差时需系统稳性做重点明确误差正负时需转变正负号控制求参考表41
422 模糊控制规表
质模糊控制规取操作员年实际操作验设计者分析总结处理计算机认程序语句类规编撰控制器输出系统输出响应静态特性达佳做基础MATLAB命令窗口中输入fuzzy进入模糊控制器设计界面创建FIS文件挑选模糊控制器做Mamdani类型研究输入隶属函数EECU量化区间具体规
模糊化重心法（FieldCenter）建设FIS文件rule处填写控制规进出模糊控制器算法具体规参考表41容
423 确定隶属度函数
EECU隶属函数均取三角函数提高系统鲁棒性提高隶属函数区分度目标函数越接原点时候坡度越陡EEC U隶属度函数参考图424344 容隶属函数U隶属度撰写成表格参考表42
43 模糊PID控制工作流程图
基控制算法交流位置伺服控制系统总体流程图图45示
44 切换PID控制系统
误差e(t)<1时积分分离PID控制采样时间二十秒延迟时间四倍采样时间八十秒控制象离散Y（k）＝dN（2）y（k1）+num（2）u（k－5）阶跃响积分分离PID控制器分段积分分离误差绝值种积分强度
图45模糊PID控制工作流程图
交流伺服位置控制系统积分分离PID控制位置式PID控制较两种控制模式积分分离PID控制响应速度误差误差方面占优势系统运行参数填写较准确控制系统较运行效果运系统精度求更高方
45 仿真结果分析
MATLABSimulink创建控制系统模型参考图46模糊控制PID控制转换设定值e01输入单位阶跃信息利PID控制模糊PID控制两类仿真图出图4748scope图
图47 PID 控制仿真结果
图48 模糊PID 控制仿真结果
根图知道PID控制曲线出现明显变化渡时间久综合控制质量高中模糊PID控制响应输出较快综合输出渡时间长相稳定整体超调踪功强表示模糊PID控制达预期控制成效输出早追送输入变化具备良控制成效
第5章 结
该研究课题通交流伺服系统现控制方式解常规PID控制模糊控制作较结合两种控制模式优点提出种新模糊PID混合控制策略算法偏差时模糊控制反PID控制仅具PID控制优势外具备模糊控制性适应性
结果模糊PID控制系统运行准确性保证系统更加稳定外会出现谐波振荡具备较强鲁棒性抗干扰功通MATLAB中fuzzy control轻松设计出模糊控制器控制器参数修改相简单便利早佳参数SIMULINK作视化设计台清楚明确控制系统组成观察系统输出仿真程中需复杂编写种运行程序减少设计工作者工作量
然文中MATLAB简便设计模糊控制器参数调整稳定性分析方面进步达优模糊控制研究起步时间较晚实际运中难度求较准确系统参数实际中参数难确定次模糊算法计算量非常难保证快速响应模糊控制目前正发展全新科技余全新技术进行融合例神网络遗传算法等交流伺服系统控制带更发展空间
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交流伺服电机现广泛应机械结构驱动部件种数控机床PID控制伺服系统中控制模式传统PID控制系统构造简单运转稳定交流伺服电机存非线性强耦合参数变动非线性素影响发生变化时控制实时改动满足系统高性高精度求结合模糊控制传统PID控制成种新控制方法模糊PID控制解决述问题种途径模糊控制器需控象数学模型根前设定控制求设计控制决策算法方式确定控制量模糊控制传统PID控制融合结果单具模糊控制高性具备传统PID控制精准度高长处
文PID控制算法原理模糊控制算法作简描述较指出模糊PID混合控制法误差时模糊控制时PID控制MATLAB软件中交流伺服系统位置控制进行仿真结果表明该控制系统仿真结果理差距较
关键词：PID控制模糊控制模糊PID控制器MATLAB
第1章 绪
11 研究课题务
课题务解交流伺服系统较结合两种控制优点结合成种新控制方式模糊PID控制该控制法系统输出差距时采模糊控制差距较时采PID控制文章出模糊PID位置控制MATLAB响应图时出常规PID控制效果图较分析
13 交流伺服系统工作原理
相单系统般根位置检测反馈组成闭环位置伺服系统组成框图参考图11容[14]
类系统原理输入目标位置信号位置检测设备测试真实位置信号统计偏差功率变换器输入端弱化误差控制量信号转换功率放驱动驱动伺服组织促误差断缩减少直佳值
（1）位置检测装置 类系统关键构成方面完整系统动态功否满足需求关键位置检测传感器科学选择精度前普遍位置传感器接触式接式曲轴位置节气门位置等种类型传感器
（2）类系统中功率变换器完成类电机高性调速关键外应该具备较稳定输出功率较高调频电压精度需温差稳定运行力较强电磁抗干扰力系统异常保护功
（3）伺服电机伺服系统组成部分伺服电机具良低速特性伺服电机具高精度关键伺服系统快速响应（急停启动）指出类电机需具备更转动惯量较高加速转矩（载转矩）相稳性等前普遍感应式交流异步电动机等类型
（4）控制器 般包含微处理芯片微处理器数字信号处理器（DSP）等部分
般闭环控制系统功更加完善具备方位速度电流反馈等功参考图12知
图12 交流伺服系统三闭环结构
电流环速度环全部环前者功：
提升环控制体传递函数精准性促进系统稳运作
避免电流环部干扰
防止发生电路电流超出额定数值问题保证系统安全运行
速度环作减负载扰动系统作弱化电机转速变化位置环功确保前静态动态踪功交流伺服系统稳性功齐全关键基础反馈环节
回路控制系统调节器外逐设计三环位置伺服系统首先设计电流调节器电流环作速度环中环节环节中生成速度调节器控象设计速度调节器速度环做位置环中重部分设定位置调节器次设计确保环稳性整控制系统稳定性保障
位置伺服系统控制量电机转子角位移目标求位置意变化时系统关键工作输出量高效精准传达
位置伺服系统现实特点：
1）系统现实作目标高效起始位置预期位置 2）需具备精准度高位置传感器进传递位移误差电信号
3）电压功率放器拖曳系统全部逆
4）控制系统需量达稳态精度动态高效响应标准
第2章 PID位置控制
21 PID控制特点
PID控制器例控制高效反映误差进减低稳态误差控制法稳态误差参数调整中增加例放系数会造成稳定问题积分控制作系统出现误差积分控制器接连累计输出控制量误差需充足时间积分控制全面误差促系统误差变成零进稳态误差然积分功强导致系统超调造成振荡问题差分控制弱化超调问题处理振荡提升综合稳性提升系统动态反映效率减少调节时间强化综合动态功
采PID控制时必须适调整例放系数Kp积分时间TI差分时间TD整控制系统获良性
211 PID控制优点
1原理浅显应便利
2适应性强普遍化工热工冶金造纸建材等相关组织PID控制动调节器逐渐完成商业化目标前执行部分逐渐研发出机械液压电子等发展阶段未PID分离新先进计算机中基控制功然PID控制〔15〕
三鲁棒说控制质量受控象变化敏感
优点PID控制始终程控制第指导型现代生产装置控制回路1200中部分PID控制
然生产环节持续增控制问题频繁出现精度求更加严苛前PID控制法全面满足现实需求换句话说需持续改善优化PID控制模式进满足持续变化现实需求
212 PID控制局限性
PID控制器足受控体赖性受控体精确数学模型前提系统般会发生类似问题：部分系统尤工业程相繁琐法精准叙述述PR传递函数状态方程闭锁
控制器质量标准更加严苛控制体更加复杂般PID控制器法利完成目标
22 位置环数字PID控制
首先交流伺服系统求具备高效踪功求输入信号高效响应较少误差较短渡时间存者微弱振荡次稳态精度高稳态误差定位精准度高某PID控制出现超调量调整时间长控制效率高等问题参数选择相复杂
般数字PID控制系统积分部分目标弱化静态差提升精度然开始完结明显增加设定值降时候系统输出偏差会造成积分积累造成振荡问题伺服系统电动机运作运行利弱化积分修正电机运作时期控制系统动态性影响积分分离PID控制算法电动机真实位置确定位置误差低相应数值时候增加积分校正程序进减少综合稳态误差〔16〕
221 积分分离PID控制算法
算法设定积分分离阈值E仿真明确述阀值Eûe(k)û>E时偏差值时候PD控制进防止积分累积造成太超调量促伺服系统高效响应ûe(k)û≤E时偏差值相时PID控制进减低系统误差确保类电机位置控制精准性位置式PID算式写成积分分离方式
(21)
中 u(k) ——控制量
e(k) ——误差值
K 采样序列号K＝0 1 2 ……
T ——采样周期
K p——例系数
T i ——积分时间常数
T d——微分时间常数
β——积分项开关系数
222 积分分离PID控制算法流程
(21)式编写出具体控制程序算法流程图参考图21
23 控制系统参数整定
PID参数初值根预整定出参数整定现实工作明确KPTITD采样周期T值系数Kp变时系统操作敏锐效率高总成造成振荡调节时间久积分时间常数Ti高综合稳态误差然稳性差分控制优化动态特性避免减少调整时间普遍参数整定方式扩展界例法扩展响应曲线法化参数整定法述方式Ziegler Nichols（Ziegler Nichols）〔17〕规延伸出通常指出交流伺服系统模型具备延迟部分阶模型（滞第步）：
(22)
中 KL Tc 控体放系数纯延迟时间常数利MATLAB中Simulink仿真系统开展阶跃输入激励 出响应曲线参考图22曲线出特征参数利Ziegler Nichols设置规获
Kp 12TcKL Ti 2L Td 05L
图21 PID控制流程图
图22 阶跃响应曲线
第3章 模糊控制理基础
31 概述
美国加利福尼亚学校LAZadah专家1965年撰写Fuzzy Set[18]开启模糊数学发展历史模糊数学开始关注类数学控制部分早时间1973年模糊控制普遍重视量分析汇聚：模糊逻辑：模糊控制器设计模糊逻辑硬件设计应研究等部分
模糊控制语言诱导算子控制方式语言变量模糊集理产生控制算法突出特征绕物体明确性精准性噪声非线性时间变化延迟具备强鲁棒性非线性时变时滞系统控制中类逻辑控制设计便利便认知便非专业员轻松设计具备较商性行性
前动控制处置众语言模糊性中模糊集合逻辑出现妥善处理描述控制规条件语句较稍高等具备相应模糊性词汇模糊集合叙述述语句组成模糊控制器1974年Mamdani[19]第次设计出模糊控制器锅炉蒸汽机良成模糊控制出现
模糊控制典控制差异需创建控体（程）精准数学模型知识积累通思维逻辑推理方式直接开展控制通常PID控制原理方式相模糊逻辑模糊逻辑似推理众知识验开展形式化建模变成计算机认控制模型促计算机取代众开展高效全面控制
32 模糊控制器基结构组成
模糊控制原理通图31呈现出方面模糊控制器控制器控制律计算机程序完成中理利微机中断采样受控量输入量偏差信号E精准量模糊化成模糊量应模糊语言代表偏差e模糊量出偏差e模糊语言集子集模糊推理整体规模糊集控制规开展决策
ue*R (31)
中u模糊量
受控整体进行精准控制需模糊量U转变成精准量环节图变成清晰化解模糊精准数字控制量利数模转换模拟数字转换传送执行部门持续控制受控整体中断等第二次采样开展续控制进完成控体模糊控制
图31 模糊控制原理
321 模糊化
模糊控制器根众心模糊控制必输入通道采样精确量转化模糊推理需模糊量例系统水温误差信号范围设定值12～C~+ 12 C[12 12 ]输入信号具应域信号模糊子集定义域中例水温误差范围定义54321 0 12 3 45全部11离散点采样时间模糊接口输入信号物理值转变成域点水温误差72 C点+ 3（20）散射场
322 知识库
知识库包包含领域知识般包含数库规库前者供应全部定义全部输入输出变量相域域定义规库采全部模糊子集定义存放中模糊控制器推理时期数库推理机准备相应信息模糊接口时数库应字段准备相应信息
规库存储模糊控制规类规根工操作职员控制验相关学者积累知识控制受控体知识模型类精度影响终控制器功
323 模糊推理
时间输入模糊控制规推测出模糊推理方式引导出模糊控制器输出模糊控制器模糊推理制度设定般模糊推理算法类控制器利查找表惩罚完成时离线设定查询表模糊控制器软机械推理惩罚完成时设计模糊控制器线开展相应推理控制器组成硬件控制器时效率高精准度高肯定软件效果更
324 解模糊化
模糊化模糊化模糊控制器输出量转变成精确量模糊控制算法时根模糊推理出模糊控制函数需转变成执行器官接受精确数量DEFuzzy接口两功：范围变换模糊度求解输出字段转换输出物理2范围解决方案输出域中点转换操作时输出物理量值常歧义消解策略包括隶属度法中值法重心法〔21〕
第4章 模糊PID控制器设计
41 模糊PID控制器原理
模糊控制具备抑制超调成果显著鲁棒性强等优点系统存非线性素时表现旧抢眼然模糊控制器系统处稳定时减误差效果理想出现精度求高场合情况离散限域设计中尤突出果模糊控制器控制量偏差偏差变化率两输入作参数变PD控制PD控制没积分作系统处稳定时没积分环节减误差PID控制确定系统数学模型时保证良动态性PID控制积分环节消静态差提高系统稳定时性类伺服系统属非线性强耦合控制系统假模糊传统PID控制捆混合起误差基础误差采模糊控制误差PID控制样仅避免PID控制系统信号处理简单副作等缺点时避免模糊控制消稳态误差慢缺点结合两种控制优点
模糊PID控制伺服系统参考图41知提高响应效率PID整定效果时候模糊控制系统误差PID控制范围类控制方式述控制器优势偏差时模糊控制调节系统控制量U偏差变定程度PID控制求预先出两者模式转换设定值系统行切换
42 模糊PID控制器设计
421 语言变量模糊化
输入输出变量模糊语言描述设置输入变量EEC模糊子集输出U模糊子集：E子集{{负负负负正正}简单记录{NBNMNSNOPOPSPMPb}EC U 子集均{NBNM NSZOPSPMPB}EEC域均{6 54321 0 12 3 45 3证字段：…E模糊集选择8元素区分NOPO提高稳态精度
操作时期执行员会遭遇现实情况控制策略汇总成表41第误差负时假误差变动时负误差出现变走势早负误差降低误差控制量变动正
误差负误差变化正时系统原存缩减误差走势需控制进误差超调参考表41知误差负外误差变化正时控制变化做核心假误差改变成正中心中心控制体积提高然会造成正误差控制体积变0水
误差负中时需早控制误差控制量改变误差负时变动理相
系统误差负时开始更加稳假述误差变化负挑选控制量变动做中值进限制负方误差变动假误差变化正时系统逐渐误差时候挑选控制量变化正值
挑选控制量变动标准偏差时挑选时需挑选快速误差偏差时需系统稳性做重点明确误差正负时需转变正负号控制求参考表41
422 模糊控制规表
质模糊控制规取操作员年实际操作验设计者分析总结处理计算机认程序语句类规编撰控制器输出系统输出响应静态特性达佳做基础MATLAB命令窗口中输入fuzzy进入模糊控制器设计界面创建FIS文件挑选模糊控制器做Mamdani类型研究输入隶属函数EECU量化区间具体规
模糊化重心法（FieldCenter）建设FIS文件rule处填写控制规进出模糊控制器算法具体规参考表41容
423 确定隶属度函数
EECU隶属函数均取三角函数提高系统鲁棒性提高隶属函数区分度目标函数越接原点时候坡度越陡EEC U隶属度函数参考图424344 容隶属函数U隶属度撰写成表格参考表42
43 模糊PID控制工作流程图
基控制算法交流位置伺服控制系统总体流程图图45示
44 切换PID控制系统
误差e(t)<1时积分分离PID控制采样时间二十秒延迟时间四倍采样时间八十秒控制象离散Y（k）＝dN（2）y（k1）+num（2）u（k－5）阶跃响积分分离PID控制器分段积分分离误差绝值种积分强度
图45模糊PID控制工作流程图
交流伺服位置控制系统积分分离PID控制位置式PID控制较两种控制模式积分分离PID控制响应速度误差误差方面占优势系统运行参数填写较准确控制系统较运行效果运系统精度求更高方
45 仿真结果分析
MATLABSimulink创建控制系统模型参考图46模糊控制PID控制转换设定值e01输入单位阶跃信息利PID控制模糊PID控制两类仿真图出图4748scope图
图47 PID 控制仿真结果
图48 模糊PID 控制仿真结果
根图知道PID控制曲线出现明显变化渡时间久综合控制质量高中模糊PID控制响应输出较快综合输出渡时间长相稳定整体超调踪功强表示模糊PID控制达预期控制成效输出早追送输入变化具备良控制成效
第5章 结
该研究课题通交流伺服系统现控制方式解常规PID控制模糊控制作较结合两种控制模式优点提出种新模糊PID混合控制策略算法偏差时模糊控制反PID控制仅具PID控制优势外具备模糊控制性适应性
结果模糊PID控制系统运行准确性保证系统更加稳定外会出现谐波振荡具备较强鲁棒性抗干扰功通MATLAB中fuzzy control轻松设计出模糊控制器控制器参数修改相简单便利早佳参数SIMULINK作视化设计台清楚明确控制系统组成观察系统输出仿真程中需复杂编写种运行程序减少设计工作者工作量
然文中MATLAB简便设计模糊控制器参数调整稳定性分析方面进步达优模糊控制研究起步时间较晚实际运中难度求较准确系统参数实际中参数难确定次模糊算法计算量非常难保证快速响应模糊控制目前正发展全新科技余全新技术进行融合例神网络遗传算法等交流伺服系统控制带更发展空间
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