磁悬浮系统是一种非线性且不稳定的系统。

用PID控制时,动态性能较差,控制效果不理想。
了获得更好的控制效果,在模糊控制原理的基础上设计了带有磁悬浮的模糊PID控制器。Matlab / Simulink中建模,并在两个控制器的作用下模拟了磁悬浮系统。
控制效果的分析表明,模糊PID控制器对非线性系统具有良好的鲁棒性。悬浮控制系统是典型的非线性磁滞系统,因此很难为该系统建立精确的数学模型。于数学模型不正确和动态性能较差,传统的PID控制并不理想。糊控制类似于微分比例控制方法,但是也存在非零稳态误差,属于微分控制。PID控制的动态性能较差,但其积分功能可以消除静差并提高稳态性能。糊PID控制器结合了两种方法,可以相互补充,并且具有良好的动态性能(模糊控制器)和稳态性能(PID控制器)。统的PID控制器无法在线进行参数调整,而模糊PID会基于传统的PID添加具有模糊参数自动调整功能的控制器,因此可以通过基于模糊推理的方法来执行系统中偏差,方向和变化模式的特征。
出相应的决定以自动调整PID的三个参数,以获得更令人满意的控制效果。有单个自由度的磁悬浮系统主要由铁芯,线圈,光源,位置传感器,功率放大器,d ”控制器和钢球。是典型的浮动吸力悬挂系统。

本系统结构如图1所示。ID控制器执行系统控制。糊推理系统将误差e和误差变化率ec作为输入。糊推理方法用于在线定义PID参数Kp,Kd,Ki,以响应不同的误差e和误差变化率ec。制器参数的不同要求意味着受控对象具有良好的动态和静态性能。PID参数校正部分本质上是模糊控制器。制磁悬浮实验系统的目的是使球悬浮在一定值上。此,在此选择模糊控制器的输入变量作为球的偏斜位置(V)e和偏斜变化率ec。Ki,Kd。1列出了它们的语言变量,基本宇宙,模糊子集,恒温阀芯模糊宇宙和量化因子。个变量的隶属函数均以均匀三角形的形式选择。糊自调节PID调节器参数包括找到三个PID参数在不同时间与e和ec之间的模糊关系。运行期间,通过连续检测e和ec,可以根据模糊控制原理在线修改这三个参数。了满足不同的e和ec对控制参数的不同要求,被控制对象具有良好的动态和静态性能。)当偏差| e |较大,为了加快系统响应速度,必须采用较大的Kp。时,为了避免在开始时由于偏差e的瞬时增加而引起的微分过饱和,必须将控制动作超出授权范围Kd取较小,同时避免系统响应不超过并产生完全饱和,应限制整个效果。常,采用Ki = 0来抑制积分i效应。)何时| e |和ec |的大小适中,为了使系统响应具有较小的过冲,必须将Kp取小,并且Ki的值必须合适。
这种情况下,Kd的值为。响很重要,必须调整该值以确保系统的响应速度。)何时| e |该值很小,也就是说接近于定义的值,为了使系统在稳态下具有良好的性能,必须增加Kp和Ki的值。时,为避免系统在设定值附近振荡,考虑抗干扰性能,Kd值非常重要。

般情况下| ec |较小,Kd可以较大;什么时候ec |较大,Kd必须较小。差的变化幅度| ec |表示偏差的变化率。|的值越高ec | Kp的值越高,Ki的值越小。据上述PID参数的作用以及在不同偏差和偏差下对PID参数的要求,总结技术设计人员的技术知识和实际工作经验,并获得Kp三个参数的模糊控制表。Ki和Kd。
表2所示,MATLAB模糊工具箱提供了五种类型的图形化学:模糊推理系统编辑器Fuzzy,隶属函数编辑器Mfedit,模糊规则编辑器Rule?编辑,Ruleview模糊规则查看器,模糊推理输出输入和Surfview输出表面视图。五个图形工具易于使用且彼此动态链接,可用于快速创建用户设计的模糊系统。该工具设置的模糊磁悬浮系统控制器如图3所示。磁悬浮系统为控制对象,设计了模糊PID控制器用于仿真分析。先介绍了磁悬浮系统的结构和工作原理。

下来,介绍了模糊PID控制器的具体设计过程。后,分析了模糊PID控制器作用下系统的动态性能,并将其与PID控制效果进行了比较。

果表明,模糊PID控制器可以有效地控制非线性磁滞系统,例如磁悬浮系统。
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