基于vc的模糊pid控制模块设计毕业设计(编辑修改稿)

基于vc的模糊pid控制模块设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

ID 型。 人们在 1974 年 Mamdani工作的基础上，提出了二维模糊控制器结构。 这种模糊控制器主要可分为 2 类 :PI型的模糊控制器，由偏差 e 和偏差的和∑ e 作为输入量。 PD型的模糊控制器，由偏差 e 和偏差的变化△ e 作为 输入量。 但二者都有不足， PI型控制由于有积分的作用，在高阶系统中过渡过程较差。 PD 型控制因没有积分的作用，难以消除稳态误差，为此在模糊控制器中引入积分作用。 虽然以偏差 e，偏差和∑ e,偏差变化△ e 以及偏差变化的变化△ e2 作为输入构成常规或增量式模糊 PID 控制器可以实现 PID 的控制功能，但因增加了一个输入量使得模糊控制器的设计和计算复杂，规则繁多，推理运算时间变长。 传统 PID 控制器与模糊控制器的结合有两种结构形式 :串联结构和并联结构。 串联结构 :结构原理如图 11 所示。 PID 对象 FUZZY K r _ e e uf y 基于 VC 的模糊 PID 控制模块设计 4 当系统的偏差 e 大于 语言变量值零档时，即在动态过程中， e 和 uf同时用做PID 控制器的输入信号，即 e’(t)=e(t)+uf(t)，对 PID 控制器产生较强的控制信号，系统的动态响应较快；而当偏差信号 e 小于语言变量值零档时，模糊控制器通过开关 K 断开，这时 e’(t)=e(t) 只有偏差信号进入 PID 控制器，由于此时系统的输出和给定值己经很接近，所以能很快地趋于给定值，消除稳态误差。 这种结构的模糊控制器产生阶梯状的非线性控制信号作用于 PID 控制器，依靠调节 PID 输入的突然变化来提高动态响应速度，往往易造成 PID 作用的误调节。 并联结构 :结构原理如图 12 所示。 它是将模糊控制器和 PID 控制器并联起来对系统进行控制，即有模糊和 PID两种模态。 其中模糊控制器采用常规模糊控制器，输入变量为偏差 e 和偏差变化△ e，输出为 u,模糊控制规则采用 IFTHEN 形式，推理合成采用 MAXMIN 算法，反模糊化采用面积重心法。 这种模糊控制器本质上是一 PD 控制器，由于缺乏积分环节系统有稳态误差，为此在偏差 e 小于某一闽值 M 时，控制器切换至常规PID 控制器，从而使得这种双模控制器具有响应快，稳态精度高的特点。 Visual C++ 中文 版的简介 本文介绍了基于 Visual C++ 平台的 VC 的模糊 PID 控制模块设计。 而Visual C++ 是在多年使用过程中不断改进的基础上推出的，它在前一版的Visual C++ 的基础上做了很大改进，增添了许多新功能，其主要的功能特点可概括为以下几个方面。 PID 对象 FUZZY r _ e y uf upid 图 12 并联结构复合控制 基于 VC 的模糊 PID 控制模块设计 5 (1)编译器改进了对于 ANSI C++标准的支持。 Visual C++ 的编译器不但可以支持 ANSI C++标准，还增添了对逻辑型数据的支持，并且对于模板的支持也得到了相当的改善。 (2) Developer Studio 编辑器得到了很大改进。 Visual C++ 使用的编辑器Developer Studio 具有为用户自动完成通用语句编辑的功能。 使用 Developer Studio，不仅可以创建由 Visual C++ 使用的源文件和其他文档，而且可以创建，查看和编辑与任何 ActiveX 部件有关的文档。 在 Developer Studio 中，可以在项目工作区中组织文件、项目和项目配置，可以使用工作区窗口来查看和访问项目中的各种元素。 (3)最快的集成数据库访问： Visual C++ 允许用户建立强有 力的数据库应用程序 ,可以使用 Windows 平台提供的 ODBC 类和高性能的 32 位 ODBC 驱动程序来访问各种数据库管理系统，也可以使用 DAO(数据访问对象 )类通过编程语言来访问和操纵数据库中的数据并管理数据库和数据库对象与结构。 可见， Visual C++ 提供了最快的集成数据库访问。 (4)包含了对于 MFC 库的新改进。 Visual C++ 增加了用于 Inter 编程的类，并且支持在 Inter Explorer 和 Windows 98 环境下编程的新的通用控件。 (5)增强型的联机帮助。 Visual C++ 改进了在线帮助系统，使得访问Microsoft Developer Network 更加容易，只需单击鼠标即可。 联机帮助系统将自动使用安装在计算机中最新的 MSDN 库。 Visual C++ 包括三个不同规模的版本，分别为学习版（ Learning Edition）、专业版（ Professional Edition）和企业版（ Enterprise Edition）。 （ 1）学习版是 Visual C++ 的基础版本，是针对初学者学习和使用的。 学习版提供了一组标准工具，可以创 建功能完备的 Windows 应用程序。 （ 2）专业版除了具有学习版的全部功能外，还包括生成分布式应用程序必备的工具。 所生成的分布式应用程序适用于所有 32 位 PC 环境。 （ 3）企业版是 Visual C++ 的最完整版本，除了具有学习版和专业版的全部功能外，还包含了一些用于创建客户 /服务器应用程序所需的工具等。 基于 VC 的模糊 PID 控制模块设计 6 2 模糊控制概述 简介 在日益复杂的被控过程面前，由于不可能得到过程的精确数学模型，传统的基于精确模型的控制系统设计理论 (包括古典控制理论及现代控制理论 )受到严峻挑战。 智能控制通过在系统控制和 决策中引入人工智能，实现了对这些用传统控制理论难以控制的过程的有效控制。 智能控制理论覆盖的范畴十分广泛，其主要分支有模糊控制、学习控制、专家控制、神经网络控制等。 图 21 所示的模糊控制系统和常见的负反馈闭环控制系统相似，唯一不同之处是控制装置由模糊控制器来实现。 模糊控制器的设计 在模糊逻辑控制中主要使用 Mamdani模糊模型和 TakagiSugeno 模糊模型。 Mamdani模糊模型是一种语言模型，利用 Mamdani 模型构成的模糊逻辑系统实质是一组模糊 IFTHEN 规则，在这组规则中前件变量和后件变量均为模糊语言变量，其一般形式如下 : Ri:if xi is Ai1 and„ and xn is Ain, then y1 is Bi1 and „ ym is Aim 其中： xi、 x xn 是规则前件语言变量； yi、 y yn 是规则后件语言变量，代表了作用于对象的控制量； Ai1„ Ain ， Bi1 „ Bin 是模糊语言变量 Ri 表示第 i条规则。 Mamdani模糊模型是由英国的 .Mamdani提出的，它是最早在实践中得到应用的一个模型，但本文用 的是 TS 模拟模型。 TakagiSugeno 模糊模型是 1985 年由日本的 Takagi和 Sugeno 提出，后来由Sugen 和 Kang 进一步完善。 这种模型从某种意义上来说与 Mamdani模型有类似之处 :都是由 IFTHEN 规则构成。 规则前件含有模糊语言值。 然而 TakagiSugeno模糊模型 (简称 TS 模型 )的后件是一线性函数。 TS 模糊模型一般具有如下形式 : 图 21 模糊控制系统图 模糊控制器 控制对象 给定值 + _ 偏差 控制量 被控制量 基于 VC 的模糊 PID 控制模块设计 7 Ri:if x is Ai,then yi=f(x) 其中： x 为规则前件语言变量； yi 为第 i条规则的输出量； Ai 为模糊语言值； Ri 表示 TS 模糊模型的第 i条规则。 TS 模糊模型的后件为线性函数，这就为模糊控制理论与现有的线。