2 模糊自適應(yīng)PID控制仿真及結(jié)果分析
2．1 SIMULINK仿真
打開MATLAB的SIMULINK工具箱，利用SIMULINK內(nèi)的子模塊庫(kù)設(shè)計(jì)仿真電路，設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整好各個(gè)模塊的參數(shù)，如各種數(shù)值算法、仿真時(shí)間、仿真步長(zhǎng)等。為了便于調(diào)整，對(duì)其中的部分模塊進(jìn)行了封裝，封裝成不同的子模塊。最后可將結(jié)果送入模擬示波器給予顯示，或送到工作空間，如仿真結(jié)果不滿意，可適當(dāng)調(diào)整量化因子和比例因子，再調(diào)整模糊規(guī)則和隸屬度函數(shù)。
仿真時(shí)采用的系統(tǒng)函數(shù)為工業(yè)常用的仿真系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為：

仿真圖如圖5所示，仿真時(shí)間為50 s，是對(duì)連續(xù)控制系統(tǒng)進(jìn)行的模擬。仿真前首先在MATLAB的Command Window中輸入sub_1=readfis(‘sub_1’)，使模糊控制規(guī)則讀入到工作空間，然后雙擊Fuzzy Logic Controller，添加sub_1(模糊控制規(guī)則)到模糊邏輯模塊。為了便于比較，將模糊自適應(yīng)PID控制與經(jīng)典的PID控制在同一模塊中仿真。

若將系統(tǒng)函數(shù)改成：時(shí)，并加大延遲時(shí)間為2 s，其各控制曲線圖如圖6所示。

其參數(shù)整定原則如下：
1)當(dāng)誤差絕對(duì)值較大時(shí)為使系統(tǒng)具有較好的跟蹤性能，應(yīng)取較大kp的與較小的kd。
2)當(dāng)誤差絕對(duì)值和誤差變化率的絕對(duì)值中等大小時(shí)，為使系統(tǒng)超調(diào)較小，kp應(yīng)取得小。
3)當(dāng)誤差絕對(duì)值較小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，kp與ki均應(yīng)取大些，同時(shí)為避免系統(tǒng)在設(shè)定值出現(xiàn)振蕩，當(dāng)誤差變化率絕對(duì)值較大，kd可取得小些，較小時(shí)，kd可取大一些。
具體調(diào)整規(guī)則如下：先整定kp、令ki、kd均為零，使kp由小到大，找出最佳響應(yīng)曲線，確定好kp的最優(yōu)值，在此基礎(chǔ)上將ki有小到大，找出靜態(tài)誤差最小時(shí)的最佳ki值，然后，觀察曲線的超調(diào)量大小，若超調(diào)量過(guò)大，使kd由小到大逐步調(diào)節(jié)，邊調(diào)節(jié)邊觀察超調(diào)量的大小，找出最佳的kd，而使超調(diào)量最小，若超調(diào)量在允許的范圍內(nèi)，可令kd=0，反復(fù)上述過(guò)程，找出最佳的kp、ki、kd。
2．2 軟件編程仿真
利用MATLAB提供的運(yùn)行環(huán)境，編寫M文件，仿真時(shí)間為1 s，采樣時(shí)間為1 ms，將模糊PID控制和PID控制分別進(jìn)行仿真，在第500個(gè)采樣時(shí)間控制輸入加入1．0的脈沖干擾，其工作流程圖如圖7所示。

仿真結(jié)果如圖8，9所示。

3 結(jié)論
在經(jīng)典PID控制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于大滯后、時(shí)變、非線性等復(fù)雜環(huán)境，從上圖的SIMULINK和軟件編程仿真結(jié)果可以看出，PID參數(shù)的調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的性能影響很大，良好的參數(shù)設(shè)置使得模糊自適應(yīng)PID控制器具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的跟蹤性能，較好的抗干擾性能，較強(qiáng)的魯棒性能，可以達(dá)到系統(tǒng)控制精度的要求。在控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，為下一步應(yīng)用于汽車底盤測(cè)功機(jī)作準(zhǔn)備。