基于單輪車(chē)輛懸架的Fuzzy-PID控制器設(shè)計(jì)和仿真

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)在線自調(diào)整的計(jì)算公式為：

式中：KP、KI、KD為控制器的最終控制參數(shù)，Kp、Ki、Kd為常規(guī)PID控制器參數(shù)，kp、ki、kd為模糊推理器的修正參數(shù)。
2．2 模糊推理器及模糊規(guī)則的建立
模糊推理需要3個(gè)步驟：模糊化、模糊推理判斷和解模糊化。模糊化過(guò)程將實(shí)際的輸入量轉(zhuǎn)化為模糊量，經(jīng)過(guò)基于模糊規(guī)則的模糊推理和判斷，最終將模糊量轉(zhuǎn)化為真實(shí)量，完成解模糊化的過(guò)程，這也是模糊控制器的工作原理及核心。
本文模糊推理器采用雙輸入、三輸出形式，控制器類(lèi)型選為Mamdani型，解模糊規(guī)則選擇為Centmid法，輸入輸出隸屬函數(shù)均選擇為trimf形式。選取輸入變量e和ec及輸出變量kp的論域均為(-6，6)，模糊子集定義為{NB NM NS O PS PM PB}，選取輸出變量ki和kd，ki和kd只取正值，論域?yàn)?-3，3)，模糊子集為{O PS PM PB}。通過(guò)閉環(huán)運(yùn)行及模擬，觀察系統(tǒng)響應(yīng)曲線，分析得到控制器參數(shù)kp、ki、kd對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際影響，結(jié)合PID控制器參數(shù)整定理論，來(lái)確定最終的模糊規(guī)則，具體如表1所示。

1)|e|較大時(shí)，為盡快消除偏差，提高相應(yīng)速度，kp應(yīng)取較大值，ki取0；|e|較小時(shí)，為繼續(xù)消除偏差，并防止超調(diào)過(guò)大，kp取值應(yīng)減小，同時(shí)ki取小值。
2)e·ec0時(shí)，被控量朝著接近給定值的方向變化，若|e|較大，此時(shí)kp取中等或小值，ki取中等值，kd取0，以加快控制的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
3)|e|的大小表示的變化速率，|e|隨的增大，kp應(yīng)減小。
2．3 Fuzzy-PID控制器