常規(guī)PID控制方案分析所謂PID控制就是一種對偏差信號（）進(jìn)行比例、積分和微分變換的控制規(guī)律，即（）＝p（）＋i0（）d＋dd（）d根據(jù)Simulink軟件工具的使用方法和真空釬焊爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)
模型
關(guān)系式（）＝K/（＋s）及ZieglerNichols整定公式所得PID參數(shù)（i＝0.5，d＝1，p＝5），得到所示的PID控制仿真結(jié)構(gòu)圖。
分析（a）和（b）可知，被控對象數(shù)學(xué)模型的參數(shù)改變時，系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)誤差為零，其超調(diào)模糊控制仿真結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)真空釬焊溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，中的誤差、誤差變化率和輸出量的論域均為[6，6]，描述它們工作狀態(tài)的詞集都為｛負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大｝，模糊子集的隸屬函數(shù)選用gauss2mf，采用mamdani推理方法，控制規(guī)則共有49條，誤差的量化因子為0.1，誤差變化率的量化因子為0.05，控制量的量化因子為0.5.
（a）就是數(shù)學(xué)模型為（）＝10/（ 0.001）時的仿真運(yùn)行輸出曲線示意圖，（b）就是數(shù)學(xué)模型為（）＝8/（ 0.006）時的仿真運(yùn)行輸出曲線示意圖。
模糊控制仿真階躍響應(yīng)曲線加熱設(shè)備量分別為114和115.5，其過渡過程時間分別為50，55s.
由此可見，利用PID控制時，其控制性能隨數(shù)學(xué)模型的改變而變化，而且導(dǎo)致性能變差。
模糊（FUZZY）控制模糊控制不用建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的輸入輸出結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及專家的知識，對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制。針對真空釬焊溫度系統(tǒng)非線性和數(shù)學(xué)模型時變的特點(diǎn)，引入模糊控制，以彌補(bǔ)常規(guī)PID控制的局限性3。
根據(jù)模糊控制的基本規(guī)律，其核心就是模糊控制器（FuzzyControl，簡稱‘FC’），F(xiàn)C由模糊化接口（FuzzyInterface）、知識庫（KnowledgeBase-KB）、推理與解模糊接口組成。模糊化接口的主要作用是將實(shí)際的輸入量轉(zhuǎn)換為一個模糊矢量，利用模糊子集和隸屬函數(shù)來完成轉(zhuǎn)化工作。KB由數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫兩部分組成，數(shù)據(jù)庫中存放經(jīng)過變量論域等級離散化處理以后模糊值的集合，規(guī)則是基于專家知識或操作人員長期積累的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)則庫中存放控制器全部的關(guān)系。
采用廣泛的二維模糊控制器，根據(jù)Simulink軟件中模糊邏輯模塊使用方法和真空釬焊爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型關(guān)系式（）＝/（＋s），按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及專家知識所設(shè)計(jì)的模糊控制器，設(shè)計(jì)出如所示的模糊控制仿真結(jié)構(gòu)圖。
通過分析，可明顯地看到模糊控制具有自適應(yīng)被控對象數(shù)學(xué)模糊改變的優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)的PID控制響應(yīng)速度快，且沒有超調(diào)，但也存在突出的問題，即系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差-8.
4模糊（FUZZY）智能整定PID參數(shù)控制真空釬焊爐溫度控制系統(tǒng)具有明顯的時變性和非線性特點(diǎn)，為此，通過前面兩種方案的分析，常規(guī)PID控制能消除系統(tǒng)誤差，但對數(shù)學(xué)模型的改變比較敏感，且調(diào)節(jié)時間較長、超調(diào)大；而模糊控制具有調(diào)節(jié)快速，無超調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，但它不能消除系統(tǒng)的靜差；如能綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，用于真空釬焊溫度控制系統(tǒng)中，一定能取得較好的控制性能，為此，選用簡單而實(shí)用的模糊自適應(yīng)整定PID參數(shù)的控制策略。
模糊自適應(yīng)整定PID控制系統(tǒng)主要由參數(shù)可調(diào)的PID和模糊控制系統(tǒng)兩部分組成。PID參數(shù)模糊自整定是找出PID三個參數(shù)p、i、d與誤差和誤差變化率之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測和，根據(jù)模糊控制原理對p、i、d三個參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足不同和情況下，對控制參數(shù)的不同要求。
利用MATLAB中的Simulink仿真工具和FuzzyLo-gicControl工具箱，按模糊控制輸入變量和輸出變量及控制規(guī)則的要求，生成FIS（FuzzyInterfaceSystem）文件和變量4；得到如所示的模糊自適應(yīng)整定PID仿真結(jié)構(gòu)示意圖。
運(yùn)行所設(shè)計(jì)的模糊自適應(yīng)整定PID仿真系統(tǒng)，得到相應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線。（a）就是數(shù)學(xué)模型為（）＝10/（ 0.001）時的仿真運(yùn)行輸出曲線示意圖，（b）就是數(shù)學(xué)模型為（）＝8/（ 0.006）時的仿真運(yùn)行輸出曲線示意圖。
分析（a），系統(tǒng)輸出的最大值為104，過渡時間為22s；分析（b），系統(tǒng)輸出的最大值也是104，過渡時間為23s；充分說明模糊整定PID參數(shù)的控制方案具有很好的適應(yīng)性，并能顯著地克服常規(guī)PID和模糊控制的局限性，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)。
真空釬焊爐模糊自適應(yīng)整定PID仿真示意圖模糊自適應(yīng)整定PID控制仿真階躍響應(yīng)曲線5結(jié)論總之，利用MATLAB所集成的SimuLink仿真軟件對真空爐溫度控制系統(tǒng)分別采用常規(guī)的PID控制方案、模糊控制方案和模糊自適應(yīng)整定PID控制方案，在相同條件下，分析它們仿真輸出結(jié)果，結(jié)合相應(yīng)階躍響應(yīng)曲線，各自控制性能指標(biāo)如所示。
三種控制方案性能表（）＝10/（＋0.001）（）＝8/（＋0.006）穩(wěn)態(tài)誤差超調(diào)量過渡過程時間穩(wěn)態(tài)誤差超調(diào)量過渡過程時間常規(guī)PID01450015.555模糊控制807808模糊智能整定PID04220423模型分析，顯然模糊自適應(yīng)整定PID從系統(tǒng)階躍響應(yīng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)過渡時間都要優(yōu)于前兩種控制方案，充分說明在真空爐溫度控制系統(tǒng)中引入模糊自適應(yīng)整定PID的必要性。