传统PID与模糊PID的仿真对比分析

赵纪 付鹏 朱飞宇

摘 要：本文对传统PID控制以及模糊PID控制进行具体研究，首先对二者的控制方式以及工作原理进行了分析，并对控制对象的具体模型以及电路元素进行了设计，最后，对控制系统在Simulink仿真平台进行仿真分析，搭建整体控制系统，并对实验结果进行分析，得到了就控制结果来看，模糊PID控制比传统PID好的结论。

关键词：传统PID;模糊PID;Simulink仿真

1 引言

现如今，由于世界各国的需求越来越大，价值也在不断提高，LLC谐振变换器开始进入一些相关技术人员的研究视线范围内。

在如今的自动控制技术高速发展时期，伴随着自动控制技术中反馈概念的提出和研究，自动控制技术再次迎来了飞跃发展。其中，反馈理论主要包含三个关键要素，分别为精确测量、合理比较以及快速执行。而反馈主要便是通过实时输出与设定变量进行比较，得到误差值作为反馈变量，然后系统才能够得以纠正。

在反馈控制算法中，PID算法的应用范围最广，而且其参数“Kp、Ki、Kd”比较容易调整，并且可以根据不断的试验，一步步的进行调参，比较方便。而模糊控制是借鉴参考并利用了模糊数学中的一些理论，通过模糊和解模糊的步骤，对PID参数进行自行调整，使得控制更加的精确和快捷。

本文自行设计了控制系统，对于同一个控制对象，分别利用普通PID和模糊PID对系统进行仿真、得到仿真结果，最后对得到的仿真结果进行比较，得到结论。

2 基本原理

在普通PID控制器中， 包含三个主要参数（比例环节kp、积分环节ki、微分环节kd），其中，kp为比例增益;ki为积分增益;kd为微分增益。在设计控制器的过程中，主要问题便是不停地调整PID参数，以满足所设计的控制系统的参数要求，从而，使的我们所选定的被控对象有更优良的动态响应和静态响应。而模糊PID则是通过所制定的模糊规则，把输入参数和输出量模糊化、解模糊，完成对kp、ki、kd的动态调整，实现更快速地完成对系统的调整。这两种控制方式的Simulink仿真模型如图2-1所示，图中上半部分为模糊PID模型，下半部分为传统PID模型。

3 被控对象的选择以及控制结构设计

本文选择高频高压电源作为电路输入，输入一般为市电（380V交流电），输入端加设三相交流电抗器，用来降低主电源谐波、吸收电网的浪涌和峰值电流。并且可以保护电路中的其它电力电子元件、改善功率因数。

并且，在高频高压电源前端的整流电路中，让每个二极管都并联着电阻和电容，组成串联回路，RC阻容串联后可以组成吸收回路，起到抑制反向峰值电压（浪涌电压）的作用。在电气工程上称这个回路的作用为阻容吸收作用。

最后在整流电路的中间部分加上了滤波电容（C），其主要作用是储能滤波：当整流输出端电压为最大值时，在为负载供电的同时，还为其充电;当交流电换向时，整流输出端电压由最大值向最小转变，此时，电容里储存的电能向负载供电，如此反复，把脉动直流电变为相对平滑的直流电。

之后是LLC谐振变换器，把直流电转变为高频高压的交流电，再经过高压硅堆整流电路，变为高频高压的直流电，完成对输入市电的转换，其在MATLAB的Simulink仿真中搭建的控制模型如图3-1所示。

4 仿真结果及结论

利用MATLAB的SIMULINK 仿真工具，分别用PID控制法和模糊PID控制法对对象进行了仿真，通过对图4-1中两条曲线的比较，得出了一些结论。

首先是蓝色线（PID控制结果），在调节过程中，PID控制法所选用的各个环节的参数比较容易调得，但是调节时间稍长。然后是红色线（模糊PID控制法），其所选用的各个环节的参数比较难以调得，不容易达到预计值。但是模糊控制法易去掉超调、调节时间较短。

综上所述，模糊PID控制的时间比PID调节略微短些。虽然选用PID控制法较为简单，其所需参数也相较比较容易调得，但就控制结果来看，还是模糊PID控制比较好。

参考文献

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