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仿人智能控制与变结构PID

仿人智能控制与变结构PID

摘要：本文研究了仿人控制的基本思想和算法，以及其在MATLAB中仿真的实现。通过仿真结果可以看到仿人比例控制和智能积分控制比一般的PID有更好的控制效果。 关键词：仿人智能控制 PID 变结构

一、引言

传统的比例、积分、微分控制，即PID控制，已被广泛用于工业生产过程。但由于其比例、积分和微分调节参数是采用试验的方法由人工整定。这种整定方法费时费力，而且当被控对象特征发生变化时，PID调节器没有自我参数调整的适应能力，导致控制系统的产生大的偏差，使得系统整体性能变差。由于生产过程的连续性以及参数整定所需的时间，人工重新整定PID参数在实际中很难进行。因此，调节参数的自整定己成为控制工程的重要研究课题。

PID控制器自20世纪初诞生以来，已由模拟PID控制器发展到数字PID控制器，甚至出现了专家自适应PID控制器（也称为智能PID控制器）。近年来，PID算法发展很快，出现了非线性PID控制、选择性PID-PD控制、I-PD控制、自适应PID控制等算法。

本文将从PID控制的实质出发，研究仿人智能控制与变结构PID的基本思想。

二、仿人控制基本思想

1． PID控制器的结构及算法

仿人智能控制与变结构PID

仿人智能控制与变结构PID

1

PID控制器根据给定值u(t)与实际输出y(t)构成的控制偏差：

e(t)=u(t) y(t)

的比例P、积分I和微分D通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。 其控制规律为： c(t)=Kp[e(t)+对于数字PID，其控制算法为： 位置式： c(k)=Kpe(k)+KI

1TI

∫

t

e(t)dt+

TDde(t)

dt

∑e(j)+K

j=0

k

D

[e(k) e(k 1)]

增量式：Δc(k)=KP[e(k) e(k 1)]+KIe(k)+KD[e(k) 2e(k 1)+e(k 2)] 2． 人的控制行为与PID控制机理

比例作用：比例控制具有线性放大（或缩小）的作用，类似于人脑的想象功能。但人的想象力具有非线性和时变性，可以灵活地实施放大或减小。当系统的输出值低于期望值时，操作者通常认为系统的输入量不够，并在大脑中想象一个调整值，不断地改变

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