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工業自動化中廣泛采用的PID控制，對于非線性，大時滯，強耦合等被控對象控制效果并不理想，也就是說，PID控制器對不同的對象要用不同的參數，而且調整不方便，抗干擾能力差，超調量大；模糊控制的局限性在于它的控制作用只能按擋處理，是一種非線性控制，控制精度不高，存在靜態誤差，一般在語言變量偏差趨于零時有振蕩。這樣，將PID控制的優點(控制精度高) 和模糊控制的優勢(不依賴于被控對象的數學模型，設計算法簡單，易于實現，能夠直接從操作者的經驗歸納，優化而得到，且適應能力好，抗干擾能力強，魯棒性好) 相結合，組成一種復合控制器，即模糊PID控制器。實驗證明在高速伺服系統中取得了良好的效果。
一、模糊PID控制原理
1. PID參數Fuzzy自整定控制原理
PID參數Fuzzy自整定控制是利用模糊控制器對PID控制器進行參數的在線自整定。其過程是：先找出PID三參數和誤差與誤差變化率之間的模糊關系，在運行中通過不斷檢測誤差和誤差變化，再根據模糊控制原理對上述三參數進行在線修改，以滿足不同誤差和誤差變化時對控制器參數的不同要求。常規PID控制算法為：
式中，ΣE(k)=E(k)+E(k-1)和EC(k)=E(k)-E(k-1) (k=0，1，2)……分別為其輸入變量偏差與偏差變化，kp，ki及kd分別為表征其比例，積分及微分作用的參數。Fuzzy自整定PID參數控制器是一種在常規PID控制器的基礎上，應用Fuzzy集合理論建立參數kp，ki與kd同偏差絕對值|E|和偏差變化絕對值|EC|間的二元連續函數關系：
并根據不同的|E|，|EC|在線自整參數kp，ki與kd 的Fuzzy控制器。
圖1 PID參數Fuzzy自整定控制原理
2. PID參數Fuzzy整定策略
一般情況下，在不同|E|，|EC|下被控過程對參數kp，ki與kd的自整定要求可歸結為：
當|E|較大時，為使系統具有良好的快速跟蹤性能，避免因E瞬間變化大而引起微分飽和，應取較大的kp與較小的kd。為避免系統響應出現較大的超調，應對積分作用加以限制，通常取ki= 0；根據實際情況也可直接采取P控制。
當|E|處于中等大小時，為了減小系統的超調同時保證系統的響應速度，kp應取得小些；ki的取值要適當；在這種情況下，kd的取值對系統響應的影響較大，一般取值經驗為：|EC|較大時，kd可取稍小；|EC|較小時，kd可取稍大。實際中也可直接采用PD控制。
當|E|較小時，為使系統具有較好的穩態性能，提高系統的抗干擾性，避免系統振蕩，kp與ki均應取得大些。同時為避免系統在設定值附近出現振蕩，kd值的選擇很關鍵，可根據|EC|來決定，當|EC|較大時，kd可取稍小；|EC|較小時，kd可取稍大。
二、P-FUZZY- PI多模多段控制器
P-FUZZY- PI多模多段控制器是根據不同的條件和要求分段用不同模式進行控制，即當誤差大于某一閥值時，用比例控制，以提高系統的響應速度，加快響應過程；當誤差小于某一閥值時，切換轉入模糊控制，以提高系統的阻尼特性，減小響應
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號