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模糊PID控制器的设计与仿真研究摘 要:提出了一种模糊PID控制器的设计与仿真方法.该控制系统适用于碱回收炉的水位控制、火电厂锅炉水位控制以及其他领域的水位控制.其结构简单、参数调整方便、快捷.另外,借助于Matlab模糊控制工具箱和Simulink仿真工具进行的仿真试验,表明控制效果很好.关键词:模糊PID控制器;仿真;2-D控制表中图分类号: 文献标识码:A0 引言目前,模糊控制理论及模糊控制系统的应用发展很快,显示出模糊控制在控制领域具有广阔的前景.模糊控制已成为智能控制的重要组成部分.在工业过程控制中,因为PID控制器所涉及的设计算法和控制结构简单,不要求非常精确的受控对象的数学模型,且众多的过程控制软件都带有PID控制器的算法模块,而被广泛应用于工业过程控制中.但是,PID控制器参数的整定尚需工程技术人员才能完成,对于存在时滞、非线性等因素的系统更难整定,调试过程中经常出现超调、振荡等影响系统正常运行的现象.模糊控制器具有不依赖控制对象精确的数学模型,减弱超调、防止振荡等优点[1].由此本文合理结合两种控制算法的优点提出一种调整系统控制量的模糊PID控制器,这种控制器在大偏差范围内利用模糊推理的方法调整系统控制量U,而在小偏差范围内转化为PID控制,并以给定的偏差范围自动完成二者的转化[2].本文将讨论调整系统控制量的模糊PID控制器的设计与仿真.并以一个具体的水位对象为例给出该控制器的设计与仿真实例.1 模糊PID控制器的设计该控制器中主要包含二维的模糊控制器和PID控制器.在大偏差范围内通过模糊控制器实现过程控制.模糊控制通过模糊逻辑和近似推理方法,让计算机把人的经验形式化、模型化,根据给定的语言控制规则进行模糊推理,给出模糊输出判决,并将其转化为精确量,馈送到被控对象(或过程)的.其中所使用的模糊控制器为常用的二维模糊控制器.在实际应用中,一般是用系统输出的偏差E和输出偏差的变化率EC作为输入信息,而把控制量的变化作为控制器的输出量,以此确定模糊控制器的结构.Ke和Kec表示量化因子, Ku表示比例因子.并且在实际微机模糊控制中,一般先确定出模糊控制规则,然后将此表存入存储器中,这样在实际的过程控制中,微机根据采样到的E和EC通过查询控制规则表求得控制量U,馈送到控制对象实现过程的模糊控制.小偏差范围内通过传统的PID控制算法实现过程控制[3].二者通过系统的偏差E实现自动切换.这样既可以通过模糊控制器加快过程动态响应过程,减弱超调和振荡现象,减弱调试过程对正常工作运行的影响,又可以通过常用的PID控制器在小偏差范围内实现精确控制,减少纯模糊控制器带来的稳态误差.图1是某水位的调整系统控制量的模糊PID控制系统[4].选取某水位误差E及其误差变化率EC和控制量U的论域分别为:E={-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,1,2,3,4,5,6};EC={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6};U={-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7}.选取某水位误差E及其误差变化率EC和控制量U的语言变量值分别为:E={NB,NM,NS,NZ,PZ,PS,PM,PB};第22卷第3期甘肃联合大学学报(自然科学版) 年5月Journal of Gansu Lianhe University (Natural Sciences) May 2008 EC={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB};U={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}.依据操作者的控制经验,可建立水位模糊控制系统的模糊控制规则如表1所示.图1 模糊控制系统表1 模糊控制规则表EECNB NM NS Z PS PM PBNB PB PB PM PS PS PS PSNM PB PM PS PS PS PS PSNS PM PS PS PS Z Z ZNZ PS PS Z Z Z NS NSPZ PS PS Z Z Z NS NSPS Z Z Z NS NS NS NMPM NS NS NS NS NS NM NBPB NS NS NS NS NS NM NB实际模糊控制器的2-D控制表可利用MATLAB编制MATLAB语言求得[5].在Mat-lab命令窗口中运行此M文件,可画出如图2所示的E、EC、U隶属度函数图形,并得到表2的2-D控制表[6],存放到计算机存储器中去,在某水位实际过程控制中,计算机通过查表程序既可得出相应的控制量U,实现对象的控制.图2 隶属度函数表2 2-D控制表ECE-6 -5 -4 -3 -2 -1 -0 +0 1 2 3 4 5 6-6 4 4 4 2 0 0 0 -3 -4 -4 -5 -6 -6 -6-5 4 4 4 2 0 0 0 -3 -3 -3 -4 -5 -5 -6-4 4 4 4 2 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -4 -5 -6-3 4 4 4 2 0 0 0 -1 -3 -3 -3 -3 -4 -5-2 4 4 4 2 0 0 0 0 -3 -3 -3 -3 -3 -4-1 4 4 4 2 2 2 2 0 -3 -3 -3 -3 -3 -30 4 4 4 4 4 4 4 0 -3 -3 -3 -3 -3 -31 4 4 4 4 4 4 4 0 -1 -1 -1 -3 -3 -32 5 4 4 4 4 4 4 0 0 0 -1 -3 -3 -33 6 5 4 4 4 4 4 2 0 0 -1 -3 -3 -34 7 6 5 4 4 4 4 4 0 0 -1 -3 -3 -35 7 6 6 5 4 4 4 4 0 0 -1 -3 -3 -36 7 7 7 6 5 5 5 4 0 0 -1 -3 -3 -32 某厂水位模糊控制系统的仿真某厂水位对象的传递函数为G(s) =0·033/s().选取水位误差E的基本论域为[-25mm,+25mm],则E的量化因子Ke =6/25=,选取误差变化EC的基本域为[-6,76 甘肃联合大学学报(自然科学版) 第22卷6],则EC量化因子Kec=6/6=1,选取U的基本域为[-102,102],则控制量U的比例因子Ku =102/.在水位正常时,突加25mm阶跃信号对水位系统作定值扰动仿真.在Matlab的Simulink工具中构造模糊控制系统模型如图3所示.双击图中的任何模块,可打开该功能模块来完成参数的设定或修改[3].图3 水位模糊控制系统的Simulink实现如对图3进行仿真,须先运行上述给的M文件,以获得二维表,然后选择Simulink中的Start,启动仿真过程,就可通过Scope观察系统的仿真结果,仿真结果如图4所示.由图4可以看出:在水位上升段,模糊PID控制比新型PID[7]调节时间短、超调小,并且对系统对象参数变化有很好的鲁棒性[8],从而证明该控制器可以获得较好的动态性能指标,达到了良好的控制效果.图4 水位模糊控制系统的仿真结果3 结论本文介绍了模糊PID控制器的设计方法,并利用Matlab中的模糊工具箱设计该控制器,有机地将模糊PID控制器与Simulink结合起来,实现PID参数自调整模糊控制系统的设计和仿真[4].并将该控制器具体应用某厂水位的控制器设计,2-D控制表的建立,以及模糊控制系统的设计与仿真实现.此方法能大大减轻设计者的工作量,且参数修改也十分方便.我们既可修改被控对象,也可修改输入输出的量化论域、语言变量、隶属函数及控制规则等[9].仿真结果:该控制器改善了控制系统的动态性能,增强了其实用性,控制效果良好.参考文献:[1]刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2004.[2]孙增圻.智能控制理论与技术[M].北京:清华大学出版社,1997.[3]叶军.模糊控制系统的计算机设计与仿真的研究[J].计算机仿真,2002,19(6):49-52.[4]庄利锋,杨慧中.模糊自适应PID控制器的设计及应用[J].自动化仪表,2005(1):30-31.[5]郑恩让.控制系统计算机仿真与辅助设计[M].西安:陕西科学技术出版社,2002.[6]黄道平MATLAB与控制系统的数字仿真及CAD[M].北京:化学工业出版社,2004.[7]陶永华.新型PID控制及其应用[M].第2版.北京:机械工业出版社,2005.[8]曾光奇,胡均安,王东,等.模糊控制理论与工程应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.[9]王三武,董金发.基于MATLAB模糊自整定PID控制器的设计与仿真[J].机电工程技术,2006(2):第3期 刘悦婷:模糊PID控制器的设计与仿真研究 The Study of Fuzzy-PID Controller Design and SimulationLIU Yue-ting(School of Science and Engineering,Gansu Lianhe University,Lanzhou 730000,China)Abstract:A fuzzy-PID controller design and simulation method is presented in this paper. The controlsystem is suitable for the recovery furnace water level control,power plant boiler water level controland other areas of water control. Its structure is simple,parameter adjustment convenient and shows that the controller works well through the use of fuzzy control Matlab Simulink sim-ulation tool kit and the words:fuzzy-PID controller;simulation;2-D control form(上接第57页)表5 柴油加抗磨剂前后测量数据表测定序号加剂前结果/μm加剂量/(mg/kg)加剂后结果/μm降低程度/μm1 508801603142701942382 486 100 315 171由表5可见,同种柴油加入抗磨剂的量与润滑性的降低程度并不成比例,开始加入一定比例降低的幅度较大,到一定程度降低的幅度逐渐减小.柴油抗磨剂种类繁多,它们对柴油润滑性的改变程度不尽相同.3 结论用高频往复试验机法考察柴油润滑性准确可靠.柴油组分复杂,其润滑性好坏不同,柴油的酸度越大,润滑性越好.润滑性与硫含量、粘度等性质没有良好的对应关系.柴油抗磨剂种类繁多,对柴油润滑性的改变程度不尽相同.加入抗磨剂的量与润滑性的降低程度不成比例.参考文献:[1]陈国良,胡泽祥,高文伟,等.柴油及组分的润滑性研究[J].石油炼制与化工,2005,36(9):42-45.[2]韦淡平.我国柴油的润滑性———一个潜在的重要问题[J].石油炼制与化工,2001,32(1):37-40.[3] SH/T0765-2005,柴油润滑性评定法(高频往复试验机法)[S].[4]钱伯章.柴油质量发展趋势和低硫、低芳烃柴油生产技术进展[J].齐鲁石油化工,1996,24(2):146-155.[5]袁冬梅.高频往复装置(HFRR)测定柴油润滑性[J].锦西炼油化工,2006,11(2):33-35.[6]臧树德,朱敏.用高频往复试验机测定柴油润滑性[J].当代化工,2006,35(1):50-52.[7]杨永红,齐邦峰.柴油润滑性及润滑性添加剂的研究进展[J].江苏化工,2007(2): of the Lubricity of Diesel Fuel Samples by Using theHigh-frequency Reciprocating RigMA Tian-jun,WEI Hai-cang(Petrochina Lanzhou Petrochemical Subsidiary,Lanzhou 730060,China)Abstract:The lubricity of diesel fuel samples and the diesel components are analyzed by the high-fre-quency reciprocating rig. Accuracy and Repeatility of the method are correlations areprimary discussed and confirmed between the lubricity and the contents of sulfur,acidity,viscosity ofthe diesel fuel, words:diesel fuel; the high-frequency reciprocating rig(HFRR);lubricity78 甘肃联合大学学报(自然科学版) 第22卷
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毕业设计（论文）撰写规范毕业论文或设计说明书通常由标题、摘要、目录、前言、正文、结论、参考文献、附录、致谢等几部分构成，要求统一采用计算机打印。1．毕业论文的文稿结构与顺序题目：即标题，主要作用是概括整个论文的中心内容，因此，题目要确切、简短、精炼。摘要：简要介绍毕业设计（论文）的研究目的、方法、结果和结论，语言力求精炼。中文摘要一般在400字以内，字体为小四号宋体。英文摘要内容应与中文摘要相对应，字体为小四号Times New Roman；中英文摘要均要有关键词，一般为3—7个，各关键词之间要有分号。关键词的用语要规范。目录：应列出通篇文稿各组成部分的大小标题，并分清层次，逐项标注页码，包括参考文献、附录、图版、索引等附属部分的页次，以便读者查找。“目录”二字用三号字、黑体、居中书写，“目”与“录”之间空两格。目录的各章节应简明扼要，其中每章题目采用小三号宋体字，每节题目采用四号宋体字。要注明各章节起始页码，题目和页码间用“…………”相连。前言：文字以600字左右为宜。一般包括以下内容：①简单介绍本论文的研究领域。②对本论文研究主题范围内已有文献资料的评述。③说明本论文所要解决的问题及拟采用的研究手段和方法。正文：论文的正文是作者对自己的研究工作详细的表述。应包括以下内容：①理论分析部分。详细说明本课题的理论依据所使用的分析方法和计算方法等基本情况；指出所应用的分析方法、计算方法、实验方法等哪些是已有的，哪些是经过自己改进的，哪些是自己创造的。这一部分应以简练、明了的文字概略表述。②课题研究的方法与手段，分别以下面几种方法说明。如用实验方法研究课题，应具体说明实验用的装置、仪器、原材料等，并应对所有装置、仪器、原材料做出检验和标定。对实验的过程和操作方法，力求叙述得简明扼要，对实验结果的记录、分析，对人所共知的或细节性的内容不必过分详述。如用理论推导的手段和方法达到研究目的，这方面内容要精心组织，做到概念准确，判断推理符合客观事物的发展规律，要做到言之有序，言之有理，以论点为中枢，组织成完整而严谨的内容整体。如用调查研究的方法达到研究目的，调查目标、对象、范围、时间、地点、调查的过程和方法等内容的叙述要简练，对调查所提的样本、数据、新的发现等应详细说明，作为结论产生的依据。③在结果与讨论部分，应把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等作为分析的依据。在对结果做定性和定量分析时，应说明数据的处理方法以及误差分析，说明现象出现的条件，交代理论推导中认识的由来和发展，以使别人可以此为根据进行核实验证。对结果进行分析后所得到的结论和推论，也应说明其适用的条件和范围。结论：结论主要反映个人的研究工作，包括对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结；要写所得结果与已有结果的比较；要联系实际结果，指出它的学术意义或应用价值和在实际中推广应用的可能性；要写本课题研究中尚存在的问题，对进一步开展研究的见解与建议等。结论一般要写得概括、篇幅要短、要简单、明确，在措辞上要严密，易被人领会。参考文献：列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料，本专业教科书不能作为参考文献。参考文献要另起一页，一律放在正文后，在文中要有引用标注。每篇文稿所查阅的文献数量必须在10篇以上。具体格式见模板。附录：在论文之后附上不便放进正文的重要数据、表格、公式、图纸、程序、译文等资料，供读者阅读论文时参考。致谢：对于毕业设计（论文）的指导教师，对毕业设计（论文）提过有益的建议或给予过帮助的老师、同学以及其他人，都应在论文的结尾部分书面致谢。2．毕业设计说明书的结构毕业设计的内容包括设计说明书和图纸两部分。毕业设计说明书是对毕业设计进行解释与说明的书面材料，在写法上应注意与论文的区别：（1）前言由设计的目的和意义、设计项目发展情况简介、设计原理及规模介绍三部分组成。（2）正文包括方案的论证和主要参数的计算。3．一些其它要求（1）工程设计类绘图量不少于折合图幅为0#号图纸张，工程技术研究类绘图量不少于折合图幅为0#号图纸1张；所绘图纸必须反映出设计的内容。绘图方式可自行选择，图纸绘制要符合国家标准。图纸经审核后审核人要签字。（2）外语文献译文字数2000~3000字，要求译文与原文相符并与论文内容相关。4．撰写毕业论文时应注意的其它相关问题（1）使用的文字要规范，不可滥用、误用简化字、异体字；中文的标点要准确，标点符号要写在行内。（2）论文标题一律采用三号加黑宋体字，正文采用小四号宋体，英文及数字采用小四号Times New Roman字体；。（3）文章标题层次及同级标题序码，必须段落分明前后一致。（4）实验结果如已用图表示过一般不再列表。表中内容不必在正文中再做说明。（5）图：图题采用中文，字体为五号宋体。引用图应在图题右上角标出文献来源。图号以章为单位顺序编号。（6）表格：应有相应的表题和表序号，表题应写在表格上方正中，表序写在表题左方，不加标点，空一格接写表题，表题末尾不加标点。表格按章顺序编号，表内必须按规定的符号标注单位。（7）公式：应另起一行写在稿纸中央。一行写不完的公式，最好在等号处转行，也可在数学符号（如“+”、“-”号）处转行，数学符号应写在转行后的行首。公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，在公式和编号之间不加虚线。重复引用的公式不再另编新序号；公式序号必须连续，不得重复或跳缺。（8）列举参考文献资料必须注意：①所列举的参考文献应是正式出版物，包括期刊、书籍、论文集和会议文集。②列举参考文献的格式为：序号、作者姓名、书或文章名称、出版单位、出版时间、章节与页码等。③应按论文参考或引证的文献资料的先后顺序，依次列出。④在论文中应用参考文献处，应注明该文献的序号。附件2毕业设计（论文）装订要求由学院统一设计封面，页面设置统一用A4纸打印，然后到校印刷厂装订。毕业设计（论文）必须按以下顺序装订： 1．封面（包括课题名称、学生姓名、学生所在院（系）及专业、指导教师姓名、职称）； 2．毕业设计（论文）任务书； 3．毕业设计（论文）开题报告表； 4．毕业设计（论文）评阅表； 5．毕业设计（论文）成绩考核表（附表7）； 6．中文摘要、关键词； 7．英文摘要、关键词； 8．目录； 9．前言； 10．正文； 11．结论； 12．参考文献； 13．附录（含外文资料及中文译文）； 14．谢辞。附件3 毕业设计（论文）文稿模板（本行不显示）天津工业大学毕业设计（论文）题目：（三号宋体，加黑）姓 名 学 院 专 业 指导教师 职 称 年 月 日 摘□□要（“摘要”之间空两格，采用三号字、黑体、居中，与内容空一行）□□×××××××××（内容采用小四号宋体）关键词：×××××；×××××；×××××；×××××；×××××采用小四号、宋体、接排 小四号、黑体、顶格ABSTRACT（采用三号字、Times New Roman字体、加黑、居中、与内容空一行）□□×××××××××（内容采用小四号Times New Roman字体）Key words：×××××；×××××；×××××；×××××；×××××采用小四号、Times New Roman字体、接排 小四号、Times New Roman、加黑、顶格目 录（三号、黑体、居中、目录两字空两格、与正文空一行）第一章（空两格）☆☆☆（四号、宋体）……………………………×☆☆☆☆（小四号宋体）………………………………………………………×☆☆☆☆………………………………………………………………………×☆☆☆☆………………………………………………………………………×………………第四章（空两格）☆☆☆（四号、宋体）……………………………×☆☆☆☆………………………………………………………………………×☆☆☆☆………………………………………………………………………×………………参考文献（四号、宋体）………………………………………………×附录（四号、宋体）……………………………………………………×谢辞（四号、宋体）……………………………………………………×不标页码第一章□□☆☆☆☆☆（居中、小三号、黑体）☆☆☆（四号、黑体、顶格）☆☆☆（四号、黑体、顶格）□□☆☆☆☆☆☆☆☆☆正文（小四号、宋体） 宋体五号，居中，位于表上表1-3□□☆☆☆ ×××××× ××× ×××××× ××× （宋体五号，垂直居中） ×××××× ××× ×××（表与正文空一行）□□☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ （下一章另起一页） 第二章□□☆☆☆☆☆（居中、小三号、黑体）☆☆☆（四号、黑体、顶格）☆☆☆（四号、黑体、顶格）□□☆☆☆☆☆☆☆☆☆正文（小四号、宋体、空2格、用倍行间距）图2-5□□×××组织结构图 宋体五号居中，位于图下 图与下文空一行正文开始标注页码;位置：页面底端（页脚）;对齐方式：居中 参考文献（四号、黑体、顶格）[1]□□王传昌．高分子化工的研究对象．天津大学学报，1997，53（3）：1~7 作者姓名 论文题目 杂志名称 出版年份\页码（阿拉伯数码）[2]□□王连芬.层次分析法引论[M].北京:中国人民大学出版社,1990.作者姓名 书名 出版地 出版者 出版年 [3]□□Joe Tidd[×]，陈劲译.创新管理----技术、市场与组织变革的集成.清华大学出版社,2002. 原著者姓名 国别 翻译者姓名 书名 出版者 出版年[4]□□姚光起．一种氧化锆材料的制备方法．中国专利，891056088，1980-07-03申请者 专利名 国家 专利号 授权日期[5]□□Pamela Lucas,et al,Evaluation of combustion by-products of MTBE as a component of reformulated gasoline [J], Chemosphere, 2001, 42:861-872 （以上，如果需要两行的，第二行文字要位于序号的后边，与第一行文字对齐。中文的用五号宋体，外文的用五号Times New Roman字体。）
本科毕业论文一般要求参考文献近10到20篇，其中要有不少于2篇的外文文献。还有其他要求要看导师。
梧桐春雨 6人参与回答 2023-12-06 不需要。这是考你的专业水平，找人代写是违反学校规定的，会影响毕业的。大专生在毕业的时候也需要毕业答辩，只要答辩就需要写论文，只不过大专生在写论文的时候没有本科生
天道酬勤1212 7人参与回答 2023-12-08 模糊PID控制器的设计与仿真研究摘 要:提出了一种模糊PID控制器的设计与仿真方法.该控制系统适用于碱回收炉的水位控制、火电厂锅炉水位控制以及其他领域的水位控制
小懒虫菲菲 3人参与回答 2023-12-09 积分环节 比例环节 微分环节
ling爱吃 3人参与回答 2023-12-05 润色费用是按照字数来的，不同润色平台价位有一定差异。北京译顶科技价格比较合理，我就是在那边做的，没花多少钱你可以加速去知道了解下
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