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e △Kd ec NB NM NS ZO PS PM PB NB PS PS ZO ZO ZO PB PB NM NS NS NS NS ZO NS PM NS NB NB NM NS ZO PS PM ZO NB NM NM NS ZO PS PM PS NB NM NS NS ZO PS PS PM NM NS NS NS ZO PS PS 第27页
PB PS ZO ZO ZO ZO PB PB 3、模糊合成推理算法及调整决策矩阵
在获得了Kp、Ki和Kd三者的调整规则模型后，接下来的工作即是根据模糊理论进行算法合成，求得相应的Kp、Ki、Kd的三个控制表，因为三个控制表的求解过程完全一样，故在此仅将Kp控制表的求取过程详述如下：
① 合成推理算法
对于二维输入（E、EC）单输出（Kp）的模糊控制系统，其控制规则一般可以写成如下语言推理形成：
ifE?EiandEC?ECjthenKp?Kpij
i?1,2,??????m j?1,2,??????n
其中Ei、ECj、Kpij分别是定义在E、EC、Kp上的模糊集，上式可用一个
Ei?ECj到Kpij的模糊关系R来描述，即
R?Uij(Ei?ECj)?Kpi j (3.11)
根据模糊数学理论，“×”运算的含义由下式定义：
?R(e,ec,Kp)???Ei(e)??ECj(ec)??Kpij(Kp) (3.12)
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如果偏差和偏差变化率分别取E和EC，则模糊控制器给出的控制量的变化由模糊推理合成规则算出：
Kp?(E?EC)?R (3.13) 即
?K(Kp)???(?R(e,ec,Kp)?(?E(e)??EC(ec)? (3.14)
p② 控制规则
由Kp模糊规则集模型可得出下列控制规则：
if E = NB and EC=NS then kp=PB if E=NB and EC=0 then kp=PB if E=NB and EC=PS then kp=PM
..
.if E=PB and EC=PB then kp=NB
③ 控制参数Kp的模糊集的求取 由于Kp?(E?EC)?R，则
Kp1??00000.20.51?Kpx??00000.20.61?..
K48??.10.60.50.20.500K49??10.60.50000??至此，调节Kp的模糊子集已获得，接下来是进行模糊判决。 ④ 参数Kp的解模糊判决
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通过以上模糊推理得到的结果是一个模糊集合，或者说是隶属函数，但在实际应用中，必须要用一个确定的值才能去控制被控对象。在推理得到的模糊集合中，取一个能代表这个模糊集合的单值的过程就称为解模糊判决。我们这里根据实际情况采用了最大隶属度法进行解模糊判决，从而得到了表3.7Kp参数模糊调整控制表。同理可得表3.8、表3.9Ki和Kd的模糊调整决策矩阵。
表3.6 Kp参数的模糊调整表
EC Kp E -3 -2 -1 0 1 2 3 -3 -2 -1 0 1 2 3 3.0 3.0 2.0 2.0 1.0 0 0 3.0 3.0 2.0 1.0 0 0 -1.0 3.0 3.0 2.0 1.0 -1.0 -2.0 -2.0 3.0 3.0 2.0 0 -2.0 -3.0 -3.0 2.0 1.5 1.0 -1.0 -2.0 -3.0 -3.0 1.0 0 0 -1.0 -2.0 -3.0 -3.0 0 0 -1.0 -1.0 -2.0 -3.0 -3.0 表3.7 Ki参数的模糊调整表
EC Kp E -3 -2 -1 0 1 2 3 -3 1.0 1.0 0 0 0 1.0 1.0 -2 -3.0 -3.0 -2.0 -1.0 2.0 3.0 3.0 -1 -3.0 -3.0 -2.0 -1.0 1.0 1.0 2.0 0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 0 1.0 2.0 1 -3.0 -3.0 -2.0 -1.0 1.0 3.0 3.0 2 -3.0 -3.0 -2.0 -1.0 2.0 3.0 3.0 3 1.0 1.0 0 0 0 1.0 1.0 表3.8 Kd参数的模糊调整表
EC Kp E -3 -2 -3 -3.0 -3.0 -2 -2.0 -2.0 -1 -2.0 -2.0 0 -1.0 -1.0 1 -1.0 0 2 0 0 3 0 0 辽宁科技学院毕业设计
-1 0 1 2 3 -2.0 1.0 1.0 0 0 -2.0 1.0 0 0 0 -1.0 0 0 0 1.0 0 0 0 1.0 1.0 0 0 1.0 1.0 2.0 0 -1.0 2.0 2.0 3.0 第30页 -1.0 -1.0 2.0 2.0 3.0 ⑤ 模糊控制算法
由E、EC及Kp、Ki、Kd的模糊子集的隶属度，根据各模糊子集的隶属赋值表和各参数的模糊调整规则模型，运用模糊合成推理设计出的参数模糊调整矩阵表，这是整定系统模糊控制算法的核心，我们将其存入程序存储器中供查询。定义Kp、Ki、Kd参数调整算式如下
''?Kp?Kp??E,EC?Kp?Kp??Kp?? ?Ki?Ki'??E,EC?Ki?Ki'??Ki (3.15)
?''Kd?Kd??E,EC?Kd?Kd??Kd??''式中Kp、Ki、Kd参数是控制器的参数,Kp、Ki'、Kd是Kp、Ki、Kd的初
始参数，它们通过常规方法得。在线运行过程中，通过微机测控系统不断的检测系统的输出响应值，并实时的计算出偏差和偏差变化率，然后将它们模糊化得到E和EC，通过查询模糊调整矩阵即可得到Kp、Ki、Kd三个参数的调整量，完成对控制器参数的调整。
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第四章 模糊PID控制器的设计
模糊PID控制器是以操作人员手动控制经验总结出的控制规则为核心，通过辨识系统当前的运行状态；经过模糊推理，模糊判决，解模糊过程得到确定的控制量以实现对被控对象的在线控制。 4.1 模糊PID控制器组织结构和算法的确定
论文中，模糊PID控制器的设计选用二维模糊控制器。即，以给定值的偏差e和偏差变化ec为输入；ΔKP，ΔKD，ΔKI为输出的自适应模糊PID控制器，见图4.1。
E
模糊化 模糊推理
ec △Kp△Ki△Kd
常规 PID 控 被 控 y(t)
制器 对象