傳統的pid控制方法雖然能使系統獲得 良好的穩態精度，但系統的快速性和抗干擾能力及對系統參數攝動的魯棒性都不夠理想.傳統的pid控制的交流伺服系統，整定pid參數時，很難做到動穩態性能都好。只能兼顧動穩態，綜合考慮，或有所側重。如果要求動態、穩態、抗擾性能都好就更難了。 模糊控制的交流伺服系統具有很大的靈活性，提供了一種提高交流伺服系統的跟隨和抗擾性能的好方法，有力地提高了系統的魯棒性。但是，在模糊控制器的規則庫中，全部規則是依據模糊專家知識所建立的，盡管很好，但也是過去經驗的總結。如果環境、對象出現了過去沒遇過的情況，則知識庫（數據庫和規則庫）顯得呆板，而表現出不適應新情況的弊端。 傳統控制理論經過幾十年的發展和實踐的檢驗，已經是一個較完善的理論體系。但是它需要建立對象的數學模型。當對象的數學模型具有不確定性時，給設計帶來很大困難，或者是無法設計。即當被控對象的模型具有不確定性、非線性，系統運行的狀態和環境在較大范圍內變化，系統的動靜態指標要求較高，系統要達到的目標不止一個且具有復雜性，這種情況下應該采用智能控制，而傳統的控制理論設計方法在這里不能勝任。但是只用單一的智能控制方法也不會使系統具有完善的功能和期望的性能。為了使系統具有更完善的功能和更理想的性能，應采用智能控制理論的定性推理控制策略與傳統控制理論的定量計算控制策略的結合。 為此，把現代控制理論應用于伺服系統是為了使系統具備更強的魯棒性和更為優良的動、靜態性能.近年來，優良的復合控制在交流伺服系統中的應用展示了其良好的前景.將模糊控制技術和傳統的pid控制相結合，能夠有效地解決模糊控制存在穩態誤差的缺陷.目前較為廣泛的是模糊控制與pid控制的串聯或者模糊控制與pid控制相并聯.但是參數固定的pid控制又一定程度上給系統帶來了動態與穩態之間的矛盾，模糊控制的優勢沒有得到完全體現.本文提出的模糊自校正控制器使pid調節器參數跟隨系統誤差變化而動態變化，從而具備了模糊控制較強魯棒性和pid控制削弱穩態誤差的功能. 模糊pid控制器的構成與工作 模糊pid控制器的構成 將模糊邏輯控制器與pid控制器結合起來.模糊邏輯控制器動態性能、抗擾性能高，pid控制器穩態精度高，取兩者的優點構成模糊（flcr）、pid復合控制的交流伺服系統（如圖所示）。 [align=center] 圖1 模糊pid控制器的結構[/align] 使用了flcr、pid控制器的兩級復合控制交流伺服系統，設計的基本思想:穩態運行時采用單組固定參數pid算法進行控制.設計pid三參數時，選擇典型的工作狀態、環境條件、模型參數（可能是近似的），按穩態性能最好來確定（通過計算和調試）pid三參數kp、ki、kd確定后將pid三參數作為固定數據存入數據庫，它對保證穩態性能是有效的; 動態過程（起動、大范圍變動給定、大范圍負載突變）運行時采用單個固定模糊規則集的flcr控制.設計模糊規則集時，以給定增量△ωr＊，偏差e、偏差變化è、負載增量△tl為輸入模糊語言變量，設計并調試規則集.調好后以固定規則集方式存入模糊規則庫，它對保證動態性能是有效的.為了使切換能圓滑過渡，采用下面的策略，由pid控制切換到flcr時，將pid算法中的積分值傳給flcr.由flcr控制切換到pid控制時，將flcr的最后一次輸出值傳給pid，作為pid算法中的當前積分值。 當典型穩態運行的條件不止一個時出現多穩態運行工作點，可采用多組固定參數pid控制策略.同理，多動態過渡過程狀態時，可采用多個固定模糊規則集的控制策略.也可能是單與多的不同組合. 1、模糊控制部分的工作 該模糊控制輸入信號為速度偏差e和速度偏差變化率△e，輸出信號為控制信號.變量的模糊子集為｛正大，正中，正小，零，負小，負中，負大｝，相應的語言變量設定為｛pl，pm，ps，zo，ns，nm，nl｝。 首先，把速度偏差及偏差變化率的實際范圍作為輸入論域，輸出控制量的允許變化范圍作為輸出論域，而在論域中的元素隸屬于某個語言變量值的隸屬度用隸屬函數表示，論域兩端的隸屬函數取半三角形的形狀，其余則取三角形的形狀.其次，在模糊化過程中取輸入變量的實時值，即求速度偏差及偏差變化率的實時值.第三步是把輸入變量的實時值和已定義的隸屬函數進行比較組合，求出相應的模糊輸入量.有了上面3個步驟后，再采用max-min推理合成算法進行模糊推理，并產生模糊輸出結果.最后，將模糊輸出結果清晰化，并采用pwm方式實現輸出控制，在周期一定的條件下調節占空比，而占空比的實時值由模糊控制規則自動調節。 2、模糊pid控制器的參數校正 模糊自校正控制器是由模糊控制器、pid調節器、參數整定環節和估測器四個基本部分組成.模糊控制器和pid調節器根據校正的參數對過程對象進行控制，參數整定環節根據系統誤差的動態變化對pid調節器進行參數校正.該模糊自校正控制系統的運行過程就是模糊自校正控制器不斷采樣、校正，直至系統達到并保持期望的控制性能指標。pid調節器的參數校正原則:在控制的起始階段取較小的pid調節器校正參數;當模糊控制達到基本穩定時，根據系統誤差逐漸增大pid調節器的校正參數，以獲得平穩的上升并消除誤差;當整個系統已基本穩定時，則根據系統要求和誤差適當減小pid調節器的校正參數。 模糊pid控制交流伺服系統組成 模糊pid控制交流伺服系統組成框圖如圖2所示.pid作為速度調節器，它把給定信號與編碼器輸出脈沖信號的量化值進行比較，獲得誤差e，通過具有參數自整定的pidd算法，得到所需調節值，將此值送入d/a轉換變為模擬信號，再送至變頻器的模擬電壓輸入端，控制變頻器頻率，從而控制電機的轉速. [align=center] 圖2 模糊pid控制交流伺服系統框圖[/align] 系統的主程序框圖如圖3所示.為了使電機穩定性好，響應速度快，必須正確選擇系統的比例、積分、微分等參數。本系統利用pid的高速運算及判斷能力，由pidd算法子程序計算出控制量ur，對擾動作出動態調節，使得穩態誤差最小。 [align=center] 圖3 系統的主程序框圖[/align] 仿真結果及結論: 在該控制交流伺服系統調試過程中，給定速度為1500r/min，系統能很快跟蹤給定速度，反應性能良好.在突加負載的情況下，系統能快速自動調節，恢復時間約為0.6ms，其轉速特性曲線如圖4所示. [align=center] 圖4 轉速曲線[/align] 仿真實驗及使用結果表明，上述模糊pid控制器動態響應快，可以實現小超調或無超調控制，且穩態精度可以和pid控制相媲美。這種控制器設計簡單，易于模塊化且實時性好，并對被控對象的不良變化具有較強的魯棒性。 參考文獻 [1]梁中華.智能控制永磁同步電機交流伺服系統的研究.沈陽:沈陽工業大學出版社,1999 [2]李士勇，模糊控制.神經控制和智能控制論.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,1996