控制原理及設計 期中報告 設計與實作減量規則模糊 邏輯 PID 控制器

1. 控制原理及設計 期中報告設計與實作減量規則模糊 邏輯PID控制器 系別:機械與機電工程學系 授課老師:曾慶耀老師 學號:19972053 姓名:吳兆哲

2. 目錄 • 1.前言 • 2.探討問題 • 3.舉列 • 4.結論

3. 前言 • 本文探討了設計和實施減少規則PID模糊邏輯控制器。 PD和PI模糊邏輯控制器是很多有效的控制問題，但缺乏優勢的模糊PID控制器。模糊控制器使用規則庫來描述輸入變量和輸出的關係。我們提出了一種模糊邏輯PID來減少規則的控制器，充分利用了模糊PI和PD控制器的性質，減少了有效性規則PID模糊控制器。在本文中，減少模糊規則的PID控制器，充分利用了模糊PI和PD控制器性質。PD控制器添加到系統的阻尼，因此，提高了系統的穩定性，但PD控制器不能消除穩態誤差系統。因此，為了減少穩態誤差，使用一個PI控制器。動機使用PID控制器相結合的最佳功能的PI和PD控制器。

4. 探討問題 • 設計動機 • 設計PDFLC（PD的模糊邏輯控制器） • 設計PIFLC（PI模糊邏輯控制器） • PIDFLC（PID模糊邏輯控制器）

5. 設計動機 • 設計簡化規則PIDFLC的動機，是把PDFLC和PIFLC的最佳功能結合。 PID控制器分成兩個獨立的控制動作，PD控制器動作可以消除穩態誤差。如果PD控制器已達到穩定狀態，這時PI控制器就會接手，實施減少PID模糊控制器的規則。最好的狀態就是一開始以最小上升時間和過衝。一旦系統達到穩定狀態，開關邏輯使得PIFLC接管控制。

6. 設計PDFLC • 目的:滿足所需的過衝和上升時間，與為了盡可能使穩態誤差變小。 • 接下來是PDFLC設計步驟 : • 1.設計一個PFLC（比例模糊邏輯控制器），以滿足上升時間規範，盡可能使穩態誤差變小。增益誤差(E)為輸入(input1)，輸出為增益控制器和峰值輸出的錯誤和模糊集。 • 2.保存更改錯誤模糊集等距，找出最大的絕對值誤差變化(△e)，增益誤差的變化(input2)然後等於1/max l △e l這個增益誤差尺度的變化範圍在-1至+1 • 3.更改錯誤模糊集等距和增益選擇在步驟 2中得到的PDFLC。如果到過衝系統內的規格，跳到4，否則調節高峰值改變錯誤的模糊集 • 4.設計PDFLC是修改規則庫，由於控制器行動必須在最大限度開始，我們可以修改規則庫，實現目標提高系統速度。

8. 表II:顯示了修改在PB和PM的錯誤規則控制器動作。

9. 設計PIFLC • 目的:設計PIFLC目的，是為了消除穩態誤差。而PIFLC可以得到更改錯誤的PDFLC。 • 接下來是PDFLC設計步驟 : • 1.設計PFLC（比例模糊邏輯控制器），盡可能的讓響應快到過衝。這一步選擇的增益為input2，而輸出控制器，隨著不同的高峰值對應input2輸出模糊集 。 • 2.使用同樣範圍的input1模糊集，確定增益範圍在 -1和1之間。得到了系統響應input1模糊集。調整input1模糊集的必要性。

11. 範例 • 該系統顯示，由一個稍微穩定的控制廠減少規則的 模糊PID控制器。 PDFLC的增益和模糊集設置如下: • input1 = 1，input2 = 1，output= 10 • 錯誤模糊集： [-1.0 -0.4 -0.06 0 0.06 0.4 1.0] • 更改錯誤模糊集： [-1.0 -0.67 -0.33 0 0.33 0.67 1.0] • 輸出模糊集： [- 1.O -0.8 -0.6 0 0.6 0.8 1.0] 錯誤模糊集的邊界是(+-0.06) 更改錯誤模糊集的邊界(+- 0 .03)

12. PIFLC的增益和模糊集設置如下:

13. 單位步階響應系統

15. 結論 • PD和PI模糊控制器具有相同的設計缺點 ， 因此，在某些情況下，模糊PID控制器可能 是必要的。但是PID控制器的模糊規則庫需 要大量的設計和實驗並提出執行問題。最後，減 少規則模糊PID計劃的實施是利用PD和PI控制行 動。從範例可以證明兩個系統對PID控制器的有效性。