模糊PID应用
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模糊PID应用
(428202811)
出0入0汤圆
电梯直达
发表于 2007-12-4 12:24:18
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(1)模糊控制原理
模糊控制是一种基于模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理的智能控制方法。它是一种模仿人类模糊推理和行为决策过程的智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家的经验编成模糊规则，然后将传感器的实时信号模糊，将模糊信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，并将推理后获得的输出添加到执行器中。
（2）模糊控制器也被称为模糊逻辑控制器，因为模糊控制规则是由模糊理论中的模糊条件语句描述的，所以模糊控制器是一种语言控制器，因此也被称为模糊语言控制器.
(3)模糊控制器的组成
1. 模糊化接口(Fuzzy interface)
模糊控制器的输入必须通过模糊来控制输出的解决方案，因此它实际上是模糊控制器的输入接口。它的主要功能是将真实的确定量输入转换为模糊矢量。模糊输入变量e，其模糊子集通常可以分为以下方式：
(1)=正大}={NB, NS, ZO, PS, PB}
(2)={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}
(3)={大，负中，负小，零负，，正={NB, NM, NS, NZ, PZ, PS, PM, PB}
2 2. 知识库
知识库由数据库和规则库组成。
(1)数据库 数据库存储的是所有输入和输出变量的所有模糊子集的隶属度矢量值（即论域等级离散后相应值的集合），如果论域为连续域，则为隶属度函数。在规则推理模糊关系方程求解过程中，向推理机提供数据。
(2)规则库模糊控制器识或手动操作人员长期积累的经验，模糊控制器规则司是一种根据人类直觉推理的语言表达形式。模糊规则通常由一系列关系词连接而成，如if-then、else、also、end、or等等，关系词必须通过翻译来数值模糊规则。最常用的关系词是if-then、also，还有多变量模糊控制系统and等。例如，模糊控制系统的输入变量为(误差)和(误差变化)，其对应的语言变量为E和EC，一组模糊规则可以给出:)
R1: IF E is NB and EC is NB then U is PB
R2: IF E is NB and EC is NS then U is PM
通常把if…部分称为前提部then…部分称为结论部If A and B then C,A是论域U上的模糊子集，B是论域V上的模糊子集。根据人工控制的经验，可以离线组织其控制决策表R, R是笛卡儿乘积集上的模糊子集，其控制量在某一时刻由下式给出：
规则库用于存储所有模糊控制规则，并在推理过程中为推理机提供控制规则。规则数与模糊变量的模糊子集划分有关。划分越细，规则数越多，但并不意味着规则数据库的准确性越高。规则数据库的准确性也与专家知识的准确性有关。
3.推理和解模糊接口(Inference and Defuzzy-interface)
推理是模糊控制器中功能部分，根据输入模糊量，通过模糊控制规则完成模糊关系方程，获得模糊控制量。在模糊控制中，考虑到推理时间，通常采用简单的推理方法。最基本的有Zadeh近似推理包括正推理和反推理。在知识工程用于模糊控制，而反推理通常用于知识工程领域的专家系统。
推理结果的获取意味着模糊控制的规则推理功能已经完成。然而，结果仍然是一个模糊的矢量，不能直接用作控制量，但也必须进行一个转换，以获得一个清晰的控制量输出，即解决模糊。输出端具有转换功能的部分通常称为模糊接口。
综上所述，模糊控制器实际上是由微机（或单片机）组成的。它的大部分功能都是由计算机程序完成的。随着特殊模糊芯片的研发，硬件也可以逐渐取代各组件的软件功能。
(428202340)
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楼主|
发表于 2007-12-4 12:32:09
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有兴趣的可以看下一篇(模糊)PID论文)很难找到硕士论文，很实用！
点击此处打开ourdev_185194.doc(文件大小:745K)
(428202083)
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发表于 2007-12-4 12:36:26
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楼主终于出招了
(428200265)
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楼主|
发表于 2007-12-4 13:06:44
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(428192126)
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楼主|
发表于 2007-12-4 15:22:23
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Matlab,有fuzzy模块可以用!输入fuzzy就行，然后建立E,Ec,Ulist最后输出规则表U!
1. 模糊化接口
模糊控制器的输入必须通过模糊来控制输出的解决方案，因此它实际上是模糊控制器的输入接口。
它的主要功能是将真实的确定量输入转化为模糊矢量。模糊输入变量e，其模糊子集作划分：
(1)E={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}； 论域为：{-6，6}
(2)Ec={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB} ；论域为：{-6，6}
2 .反模糊化控制量
根据模糊决策，控制器的输出是模糊向量；
输出控制：U={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB} ；论域为：{-8，8}
3 模糊响应表
其中在Matlab中处理响应表：选择E,Ec论域取决于控制对象的参数要求；U控制精度要求！
处理单片机E,Ec量化限制；然后检查输出响应值U，然后量化控制值！限幅、判断等逻辑操作！
(428192067)
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楼主|
发表于 2007-12-4 15:23:22
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void fuzzy_pid(uint cr)
{
signed char scale_E,scale_Ec;
int u;
signed char u_i, k2;
uint temp_f;
if(flag==2)
{
Ek=cr-speedr;
Ec=Ek-E2k;
scale_E=Ek/2; //对误差E/Ec论域内量化
scale_Ec=Ec;
if(scale_E>6)
{
scale_E=6;
}
if(scale_E
{
scale_E=-6;
}
if(scale_Ec>6)
{
scale_Ec=6;
}
if(scale_Ec
{
scale_Ec=-6;
}
if(abs(Ek)<3) ///误差积分项
{
u_i=-Ek;
k2=8;
}
else
{
u_i=0; //误差大时不积分
k2=10;
}
temp_f=OCR1A;
u=u_i+rulelist[scale_E+6][scale_Ec+6]*k2; //增量u查表值+积分u_i
if(u<500) //防止反转
{
u=500;
}
u=u+temp_f; //采用增量式U(k)=U(k-1)+u;
if(u>1020) //限幅值
{
u=1020;
}
OCR1A=u;
OCR1B=u;
E2k=Ek;
}
}
(428175907)
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楼主|
发表于 2007-12-4 19:52:42
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大家给点意见！要不我更模糊！
(428168567)
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楼主|
发表于 2007-12-4 21:55:02
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(428167939)
出0入0汤圆
发表于 2007-12-4 22:05:30
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顶一个
(428167067)
出0入0汤圆
发表于 2007-12-4 22:20:02
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赞一个，本来对模糊控制就挺模糊的。手里有本模糊数学的书，可惜从来没看完过。
(428166129)
出0入0汤圆
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发表于 2007-12-4 22:35:40
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现在计算机软件已做得很到位,比如matlab数学软件工具已做得很完美!
有模糊模块可以调用!做出响应表就简单多!如果学好Matlab做很多工科的研究很有用!
我现在也是用MATLAB的simulink来做电机仿真!效果跟实际差不多!它功能很强大,可以做上位机界面控制呢!
(428005458)
出0入0汤圆
楼主|
发表于 2007-12-6 19:13:31
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1. 模糊化接口
模糊控制器的输入必须通过模糊化才能用于控制输出的求解，因此它实际上是模糊控制器的输入接口。它的主要作用是将真实的确定量输入转换为一个模糊矢量。对于一个模糊输入变量e，其模糊子集作划分：
(428005403)
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楼主|
发表于 2007-12-6 19:14:26
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(1)E={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}； 论域为：{-6，6}
(428005324)
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楼主|
发表于 2007-12-6 19:15:45
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(2)Ec={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB} ；论域为：{-6，6}
(428005276)
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发表于 2007-12-6 19:16:33
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2 .控制量的反模糊化
由模糊决策可知，控制器的输出为一模糊向量;
输出控制量：U={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB} ；论域为：{-8，8}
(428004473)
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发表于 2007-12-6 19:29:56
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对于不同控制对象,其规则库是不同!由经验所得!
R1: IF E is NB and EC is NB then U is PB
R2: IF E is NB and EC is NS then U is PM
总共7*7=49条/9*9=81条分档更细效果更佳!
以上操作都是调用fuzzy模块来完成比起在单片机实现更准确!更形象容易明白!
写完规则表后!再matlab中调用该模块库!
用矩阵式把二维表值计算出响应表!
看来大家没兴趣了!还是没明白!要不我也不知道要发表什么!
觉得可以的话多发表/讨论!
(427950904)
出0入0汤圆
发表于 2007-12-7 10:22:45
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做个记号,以后慢慢研究.
(425263184)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-7 12:58:05
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谢谢，正在研究这个.
(425261622)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-7 13:24:07
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..................
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{*}
(425237984)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-7 19:58:05
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thank you
(424375565)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-17 19:31:44
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做个记号,thank you
(424369538)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-17 21:12:11
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看不明白,可否用这个来做虑波用途呢?
精华汤圆VIP
{*}
(424368987)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-17 21:21:22
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不合适，一般用于控制，特别针对与实际模型不明确对象。存在稳态误差，要同pid等配合才好。
(424366829)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-17 21:57:20
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MATLAB 好想好想拥有你。能否上传一份？
(424325174)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-18 09:31:35
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俺正模糊着
(424324385)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-18 09:44:44
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要顶个。谢谢了！
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精华汤圆游客
{*}
(423892689)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-23 09:39:40
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好家伙
精华汤圆游客
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(423890537)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-23 10:15:32
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模糊控制PID的参数自调整原理:处理器根据系统偏差,和偏差变化率查询相应的模糊控制表,得到KP,KI,KD三个参数的整定值,然后进行PID运算,真正的运用到实际中也就是一张模糊控制查询表,然后就是查表了,也很简单,关键是表的建立还有专家经验的问题等.
(423883519)
出0入0汤圆
楼主|
发表于 2008-1-23 12:12:30
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见解很周到！上以算法是通过matlab计算出来的响应控制表还得通过量化成输出控制即*K，模糊控制表值由误差变化E，
误差变化率Ec得出来；相当于一个PD控制器，在加上一个积分环节I，就是本例所谓的模糊PID。与
【27楼】 heshang
积分：68
派别：
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来自：江苏南京
模糊控制PID的参数自调整原理:处理器根据系统偏差,和偏差变化率查询相应的模糊控制表,得到KP,KI,KD三个参数的整定值,然后进行PID运算,真正的运用到实际中也就是一张模糊控制查询表,然后就是查表了,也很简单,关键是表的建立还有专家经验的问题等.
有所不同的控制算法，思想是一致的！
(423877711)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-23 13:49:18
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正想了解一下 谢谢
(423871240)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-23 15:37:09
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我没看明白，我是看糊涂了
精华汤圆VIP
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(423869394)
出0入70汤圆
发表于 2008-1-23 16:07:55
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顶一下
(423868895)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-23 16:16:14
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目前没整明白,做记号先...
(423711114)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-25 12:05:55
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我仔细看了您的blog上的模糊PID的程序，有一些不明白的地方请LZ指教，谢谢！！
1.您使用的是M16，请问时钟频率是多少？？
2.您调速的对象应该是直流电机＋编码器吧？？请问编码器的分辨率是多少？或者光电码盘的分辨率是多少？
3.c_r=(uint)765/timer;这句话中的765是怎么算出来的？？(下面有分析，但不一定对请LZ指教)
4.您的调速范围是多少？？
从您的程序看：
1.
/采用外部中断测速//
interrupt[EXT_INT0]void int_0(void)
个人认为：这个中断函数就是对C_R计数，同时用标准频率(主时钟的256分频，因为TCCR0=0X04)对脉冲的周期计数，并把计数值累计到变量timer中。
2
测速环节是关键：采用M/T法 //
T2定时24ms左右对速度采样 //
INT0中断计脉冲个数m, t0计脉冲周期 //
timer=timer+t0,累加时间可作平均脉冲周期//
n=24ms/(timer/m) //
interrupt[TIM2_OVF]void time_2(void)
这个函数有些迷或：您的T2定时器是24ms中断还是8ms中断？？从T2的初始化定义看(只在函数init_intr()中TCCR2=0x06)而且中断函数里没有重新装载TCNT2，所以中断周期应该
为256＊256／主频。
如果是24ms中断,但定时器里对counter++，计数到3才做PID的，所以实际的采样周期就是72ms；如果是8ms 中断，实际采样周期就是24ms.
您的中断程序：
MCUCR=0x00; //关中断
GICR=0x00;
TCCR0=0x00;
TCNT0=0;
关中断很容易理解
if(c_r>1)
{
c_r=c_r-1;
这里c_r－1也很容易理解
timer=timer/c_r;
timer中保存的是c_r个脉冲所用的标准时钟(主时钟的256分频)的个数，timer=timer/c_r;这句实际就是计算一个脉冲周期所用的标准时钟(主时钟的256分频)的个数，所以此时的timer乘以256再除以主时钟就是脉冲的周期(单位：秒)，(当然这个周期肯定是小数，也没有必要非要算出来，这里只是分析一下)
c_r=(uint)765/timer;}
这句话我没有看懂，首先c_r=(uint)765/timer;这句算完之后的c_r就是速度反馈值(因为计算完c_r后马上就运行new_pid(c_r)了，而且函数中的E1r就是用speedr减去c_r )，speedr的值就是在setpwmr(uchar*p)中赋值的：
temp1=(uint)p[1]*10+p[2];
speedr= temp1;
实际speedr是在0-29之间的一个数，由按键设定的。 而PID的E1r是由speedr减去c_r，那么speedr和c_r应该是想同量纲的两个变量。
所以请LZ谈谈c_r=(uint)765/timer;这句话是何意，另外speedr在0-29取值是如何和转速对应的？c_r和speedr的关系是怎样的？
中断函数剩下的代码是很容易理解的。
我个人认理解的T2中断程序的工作过程是：
在一个确定的时间内(对于LZ的程序应该是24ms或72ms)，记录整数个外部测速脉冲个数c_r，同时记录这c_r个脉冲的时间timer，用timer/c_r得到平均1个脉冲占多少个标准时钟(主时钟的256分频)。另外speedr也应该是设定转速所对应一个脉冲的宽度对应的标准时钟数，例如转速为100转／分，编码器为500线／转时，脉冲的频率为fp=100*500/60，脉冲的宽度tp为fp的倒数，SPEEDR应该是tp除以标准时钟(主时钟的256分频)得到的整数.这样speedr-c_r得到的是周期的差值，对这个差值做PID调节。
另请教：使用增量PID调速时 z=KP*(E1r-E2r)+KI*E1r+KD*(E1r-2*E2r+E3r)，
应该先使积分和微分为零调整比例系数，对于上面的公式是使KI,KD为零调KP，还是使KP，KD为零调KI？？
希望LZ能帮忙解惑，谢谢！！
(423702107)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-25 14:36:02
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做个标记，好好学习
(423685399)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-25 19:14:30
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楼主能不能举一个简单的例子？
(423670052)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-25 23:30:17
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读后好象是一种这样的观点:模糊的控制并不是比传统的PID控制要好,它的优势在于,在无准确的控制数学模型的对象中,模糊法控制较好,
一旦有了很准确的数学模糊,PID的方法较好.
积分
精华汤圆游客
{*}
(423616912)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-26 14:15:57
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记下
(423616879)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-26 14:16:30
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我现在也在做模糊控制这块！是控制小车的运动，用cpld 控制的，原理都是一样的。我现在觉得其实也是很简单的，关键就是模糊控制表的的建立，偏差数据的模糊处理。算法不是很难，要是维数多了程序就大了！这是我的理解，大家可以相互讨论讨论！
(423610900)
出0入0汤圆
楼主|
发表于 2008-1-26 15:56:09
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选用FPGA/CPLD做模糊器是不错的选择!实时性强,一般单片机做模糊器不怎么好!而且误差跟你的算法中的定义域\分档的多少有关!对了维数多处理能力也就降低!所以本例是通过电脑上MATLAB做的控制表,它的模糊模块用C做的大家不烦借鉴!比较精确!下位只是查控制表,量化为输出控制量度!
(423609360)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-26 16:21:49
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请LZ，帮助解答我在33楼的问题。
谢谢！！
(423607356)
出0入0汤圆
楼主|
发表于 2008-1-26 16:55:13
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【40楼】 bigflower
太谢谢你的支持!
关于M16的晶振是8M!定时器定时中断为8MS,由于小功率直流电机(24)上自带两个编码90M/r个脉冲一转.所以精确度不够,就采用M/T.24ms内计脉冲个且计时间来求速度采样的平均值,提高控制精度!24ms进行PID计算/模糊PID计算调整速度消除速度差!
(423606685)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-26 17:06:24
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谢谢！！
您在10％速度误差下的最低转速能做到多少？？
谢谢！！
(423606430)
出0入0汤圆
发表于 2008-1-26 17:10:39
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另请楼主谈谈：
c_r=(uint)765/timer;这句话是何意，765是怎么算出来的？另外speedr在0-29取值是如何和转速对应的？c_r和speedr的关系是怎样的？
谢谢！！
(423195254)
出0入0汤圆
楼主|
发表于 2008-1-31 11:23:35
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最近刚回家，很少上网。忙得很，回答不了bigflower你的问题。这个设计已完成两个多月，详细的东西也不是记得住，还得拿已前的笔记还有看原程序工作量很大。等回学校再详细回答你好吗！谢谢你的支持！大家过个好年，新年快乐~
(409109363)
出0入0汤圆
发表于 2008-7-12 12:08:26
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mark
(409064956)
出0入0汤圆
发表于 2008-7-13 00:28:33
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顶一下
(409055992)
出0入10汤圆
发表于 2008-7-13 02:57:57
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看来自己要学的东西越来越多了:(
差距咋就这么大昵
(409021217)
出0入0汤圆
发表于 2008-7-13 12:37:32
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自控还是比较的高深的
精华汤圆VIP
{*}
(385438745)
出0入0汤圆
发表于 2009-4-12 11:18:44
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好贴
精华汤圆注册会员
{*}
(385431215)
出0入0汤圆
发表于 2009-4-12 13:24:14
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好帖 标记一下 有时间在来慢慢研究
精华汤圆VIP
{*}
(385420098)
出0入0汤圆
发表于 2009-4-12 16:29:31
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标记。。
(385419393)
出0入0汤圆
发表于 2009-4-12 16:41:16
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cool
(378969712)
出0入0汤圆
发表于 2009-6-26 08:15:57
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mark
(378917925)
出0入0汤圆
发表于 2009-6-26 22:39:04
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模糊PID
感觉水很深
积分
精华汤圆游客
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(378596385)
出0入0汤圆
发表于 2009-6-30 15:58:04
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所谓的模糊控制看来看去好像都是资深的技术人员的经验图表来的，而且感觉上都是跟随偏差的变化，P，I，D三参数看时机而变化；假如，在不知道P，I，D这三个参数要如果设置的情况下，能整定出参数来不？？？？？
(370725092)
出0入0汤圆
发表于 2009-9-29 18:26:17
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55楼的可以考虑遗传算法和神经网络
(357860274)
出0入0汤圆
发表于 2010-2-25 15:59:55
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很強悍
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(357859799)
出0入0汤圆
发表于 2010-2-25 16:07:50
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要必要马克思
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发表于 2010-5-16 16:46:32
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顶。谢谢楼主。
(350911434)
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发表于 2010-5-17 02:13:55
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发表于 2010-5-17 09:41:59
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发表于 2010-5-20 09:07:19
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学习中。。。谢谢
(350614382)
出0入0汤圆
发表于 2010-5-20 12:44:47
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mark!
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-21 16:05:56
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以后学习备用
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-21 17:09:33
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学习中。。。谢谢
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-21 18:23:57
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厉害
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-21 18:41:29
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标记住
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-21 18:48:25
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-22 16:08:07
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出0入0汤圆
发表于 2010-6-22 16:29:52
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发表于 2010-6-22 16:42:35
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出0入0汤圆
发表于 2010-7-10 16:03:35
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mark 强贴支持
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出0入0汤圆
发表于 2010-7-12 18:19:45
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mark
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出0入0汤圆
发表于 2010-7-12 20:01:25
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mark 有时间祥看一下
(345162454)
出0入0汤圆
发表于 2010-7-22 15:10:15
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mark
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出0入0汤圆
发表于 2010-10-25 13:30:58
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回复【15楼】jasen74 蓝宇
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matlab中调用该模块库!
用矩阵式把二维表值计算出响应表!
调用模块库之后用矩阵式把二维表值计算出响应表?
不太明白这个过程,能详细图表文字说明一下吗?谢谢.
(325345688)
出0入0汤圆
发表于 2011-3-8 23:49:41
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做个记号！
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出0入0汤圆
发表于 2011-3-17 09:05:38
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to 【楼主位】 jasen74 蓝宇
请回答2个问题：
1、怎样决定偏差是负的还是正的，比如说：偏差=设定值-实际值， 设定值=3000，实际值=2800，则偏差=3000-2800=200，达不到设定值，这200是算做负偏差还是正偏差？
2、偏差变化率EC也一样是这一问题，如果说上述的偏差200，上一次的偏差是300，那么偏差变化率EC=200-300=-100，还是EC=-200-(-300)=100 ？
(324620918)
出0入0汤圆
发表于 2011-3-17 09:09:11
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mark,好贴！
(324240814)
出0入0汤圆
发表于 2011-3-21 18:44:15
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难得模糊!
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出0入0汤圆
发表于 2011-4-15 16:09:39
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发表于 2011-4-16 18:46:46
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(321993118)
出0入0汤圆
发表于 2011-4-16 19:05:51
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谢谢！ 慢慢研究.
(312900610)
出0入0汤圆
发表于 2011-7-31 00:47:39
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mark
(311202180)
出0入0汤圆
发表于 2011-8-19 16:34:49
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好模糊``````
(310275804)
出0入0汤圆
发表于 2011-8-30 09:54:25
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学习了！
(310273743)
出0入0汤圆
发表于 2011-8-30 10:28:46
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mark
(310263973)
出0入0汤圆
发表于 2011-8-30 13:11:36
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不详细
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(296101248)
出0入0汤圆
发表于 2012-2-10 11:17:01
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回复【楼主位】jasen74 蓝宇
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你的滤波稳定值是多少
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(290983669)
出0入0汤圆
发表于 2012-4-9 16:50:00
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太模糊了！
(282281381)
出0入0汤圆
发表于 2012-7-19 10:08:08
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模糊控制
(280118846)
出0入0汤圆
发表于 2012-8-13 10:50:23
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Popo 发表于 2008-1-25 23:30
读后好象是一种这样的观点:模糊的控制并不是比传统的PID控制要好,它的优势在于,在无准确的控制数学模型的对 ...
模糊控制就是为了对象模型不确定的情况下设计的。
精华汤圆中级会员
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(278129491)
出0入0汤圆
发表于 2012-9-5 11:26:18
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mark
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(258347778)
出0入0汤圆
发表于 2013-4-22 10:21:31
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做个记号先！
(258346046)
出0入0汤圆
发表于 2013-4-22 10:50:23
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以后慢慢学习
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出0入0汤圆
发表于 2013-8-1 12:39:48
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先标记下,回头看.
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(249568196)
出0入0汤圆
发表于 2013-8-2 01:07:53
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留一下方便以后看
(249543143)
出0入0汤圆
发表于 2013-8-2 08:05:26
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不错，认真学习
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(228694951)
出0入0汤圆
发表于 2014-3-31 15:15:18
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都这么年，我才接触啊
