徐州师范大学本科生毕业设计 基于模糊PID的电阻炉温度自动控制系统
表3.9 模糊变量△Kd的模糊规则表
E NB NB NM NS 0 PS PM PB PS PS 0 0 0 PB PB NM NS NS NS NS 0 NS PM NS NB NB NM NS 0 PS PM EC 0 NB NM NM NS 0 PS PM PS NB NM NS NS 0 PS PS PM NM NS NS NS 0 PS PS PB PS 0 0 0 0 PB PB 查询模糊控制表得到三个PID控制参数的修正量即△Kp，△Ki和△Kd,则KP,KI,KD参数按下式计算。
Kp?Kp0??KpKI?Ki0??Ki KD?Kd0??Kd上式中Kp0,Ki0,Kd0是PID控制器的原始值，一般根据现场调试由经验值设定。△Kp，△Ki和△Kd为模糊控制器的输出值即PID的修正量KP,KI,KD为PID实际控制量。
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4 仿真研究与比较
4.1 PID控制
以下就是Simulink中创建的用PID算法控制电电阻炉温度的结构图：
图 4.1 PID控制系统仿真结构图
在图中的PID模块中对三个参数进行设定，通过不断调整PID三参数，得到最佳仿真曲线，其中, KP=2，KI=0.02，KD=0.01，当定值为10时得到的仿真结果如下：
图 4.2 PID控制响应曲线
可见性能指标为：调节时间ts=400s，超调量σ%约为20%，稳态误差ess=0。、
：
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4.2 电阻炉模糊控制
使用模糊控制器在Simulink中构建整个控制系统，如下图所示：
图4.3 纯模糊控制系统仿真结构框图
仿真结果如图4.10：
图4.4 纯模糊控制响应曲线
可见性能指标为：调节时间ts=200s，超调量σ%约为3%，可稳态误差稳态误差ess=0。
4.3 电阻炉模糊PID控制
使用模糊控制器在Simulink中构建整个控制系统，如下图所示
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图4.5自适应模糊PID控制系统仿真结构图
对应的仿真曲线结果如下面各图：
图4.6 自适应模糊PID控制系统的响应曲线
由上面个图看出性能指标：调节时间ts最大约为180s，超调量σ%=0，稳态误差ess=0。
4.4 比较与总结
上个章节曾提到自适应模糊PID控制效果比较理想。本章节经过以上对PID控制、模糊控制和自适应模糊PID控制三种方案的仿真研究和分析，从下表中明显看出：
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表4.1 三种控制方法的比较
PID控制 模糊控制 模糊PID控制 调整时间 400s 200s 180s 超调量 20% 3% 0% 稳态误差 0 0 0 PID控制响应曲线超调量较大，纯模糊控制有超调量但是较小，而自适应模糊PID控制方法可实现调节时间短、超调量为零、稳态误差为零等非常理想的性能指标。
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