PID控制和模糊控制是当今应用较为广泛的两种控制方式。 常规的PID控制器具有算法简单、可靠性高、无静差等优点,其核心是参数的整定,对于确定性的被控对象通过适当地整定PID的三个参数,可以获得比较满意的控制效果,但对于大滞后、时变的、非线性的复杂系统,则较难以整定PID参数,因而比较难以达到预期效果。模糊控制器具有不依赖对象的数学模型适应能力强的突出优点,但它的稳态精度差。因此,针对PID控制器和模糊控制器的特点,将模糊控制和PID控制两者结合起来,构成模糊PID控制器,可以扬长避短,既具有模糊控制灵活、适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点,从而对各种复杂的被控对象、不同的控制指标取得理想的控制效果。本文正是以此为目标,研究将模糊控制和PID控制进行有效结合的控制方式和控制算法。 本文首先分析了常规PID控制器和模糊控制器的特点和发展状况,指出了它们的局限性和改进方法。 其次,通过对比和分析带有自调整因子的模糊控制器的一阶线性输出模式与常规PID控制器形式的相似性,设计了一种带有自调整因子的模糊控制器。该控制器的实质是模糊控制器,所不同的是,它可以充分借鉴常规PID控制器参数调整的各种成熟经验设计模糊控制规则,从而使模糊控制器的设计更规范,模糊规则的制定和参数的调整更简单易行,而且物理意义明确。 再次,通过采用该控制器对带有纯滞后的一阶惯性环节控制系统的仿真,研究了该控制器对不同类型的控制对象的控制效果,并且以环型加热炉为对象将该控制器与常规PID控制、模糊自适应整定PID控制的效果进行了对比分析,同时,对该控制器的跟随性和抗干扰性进行了研究。仿真研究的结果表明该控制器具有模糊控制和PID控制两者的优点,有着很强的适应性和鲁棒性,改善了系统的动、静态性能。 最后,利用该控制器、PID控制器和模糊自适应整定控制器对环型加热炉的温度进行了实时控制,结果表明,带有自调整因子的模糊控制器具有良好的控制效果。