基于LabVIEW與MATLAB的模糊參數自整定PID控制

1 引言

　　傳統的PID控制器結構簡(jiǎn)單，穩定性好，可靠性高，制造技術(shù)成熟，已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制中。但它主要適用于控制具有確切模型的線(xiàn)性過(guò)程，而對于具有非線(xiàn)性、大滯后和時(shí)變不確定的系統，則無(wú)法達到理想的控制效果。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，它是運用模糊數學(xué)的基本理論和方法，把規則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規則及有關(guān)信息作為知識存入計算機知識庫中，然后計算機根據控制系統的實(shí)際響應情況，運用模糊推理決定系統控制量的大小。將模糊理論與PID控制策略相結合，可實(shí)現對PID參數在線(xiàn)自適應調整，使系統既具有模糊控制的靈活、適應性強的優(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(kāi)發(fā)軟件集成，研制出模糊參數自整定PID虛擬控制器，并實(shí)現了對非線(xiàn)性系統的實(shí)時(shí)測控。

2 Fuzzy-PID控制策略

　　模糊參數自整定PID控制器以系統偏差E和偏差變化EC作為輸入，可以滿(mǎn)足不同時(shí)刻的E和EC對PID參數自整定的要求。利用模糊控制規則在線(xiàn)對PID參數進(jìn)行修改，便可構成模糊參數自整定PID控制系統（以下稱(chēng)Fuzzy-PID控制系統），其結構如圖1所示：

3 控制器設計

　　模糊控制設計的核心是總結工程設計人員的技術(shù)知識和實(shí)際操作經(jīng)驗，建立合適的模糊規則表，并組建一個(gè)推理結構，實(shí)現模糊規則。

3.1 模糊規則表的建立

3.2 FIS 推理結構的編輯