傳統PID與模糊PID的仿真對比分析

趙紀 付鵬 朱飛宇

摘 要：本文對傳統PID控制以及模糊PID控制進行具體研究，首先對二者的控制方式以及工作原理進行了分析，并對控制對象的具體模型以及電路元素進行了設計，最后，對控制系統在Simulink仿真平臺進行仿真分析，搭建整體控制系統，并對實驗結果進行分析，得到了就控制結果來看，模糊PID控制比傳統PID好的結論。

關鍵詞：傳統PID;模糊PID;Simulink仿真

1 引言

現如今，由于世界各國的需求越來越大，價值也在不斷提高，LLC諧振變換器開始進入一些相關技術人員的研究視線范圍內。

在如今的自動控制技術高速發展時期，伴隨著自動控制技術中反饋概念的提出和研究，自動控制技術再次迎來了飛躍發展。其中，反饋理論主要包含三個關鍵要素，分別為精確測量、合理比較以及快速執行。而反饋主要便是通過實時輸出與設定變量進行比較，得到誤差值作為反饋變量，然后系統才能夠得以糾正。

在反饋控制算法中，PID算法的應用范圍最廣，而且其參數“Kp、Ki、Kd”比較容易調整，并且可以根據不斷的試驗，一步步的進行調參，比較方便。而模糊控制是借鑒參考并利用了模糊數學中的一些理論，通過模糊和解模糊的步驟，對PID參數進行自行調整，使得控制更加的精確和快捷。

本文自行設計了控制系統，對于同一個控制對象，分別利用普通PID和模糊PID對系統進行仿真、得到仿真結果，最后對得到的仿真結果進行比較，得到結論。

2 基本原理

在普通PID控制器中， 包含三個主要參數（比例環節kp、積分環節ki、微分環節kd），其中，kp為比例增益;ki為積分增益;kd為微分增益。在設計控制器的過程中，主要問題便是不停地調整PID參數，以滿足所設計的控制系統的參數要求，從而，使的我們所選定的被控對象有更優良的動態響應和靜態響應。而模糊PID則是通過所制定的模糊規則，把輸入參數和輸出量模糊化、解模糊，完成對kp、ki、kd的動態調整，實現更快速地完成對系統的調整。這兩種控制方式的Simulink仿真模型如圖2-1所示，圖中上半部分為模糊PID模型，下半部分為傳統PID模型。

3 被控對象的選擇以及控制結構設計

本文選擇高頻高壓電源作為電路輸入，輸入一般為市電（380V交流電），輸入端加設三相交流電抗器，用來降低主電源諧波、吸收電網的浪涌和峰值電流。并且可以保護電路中的其它電力電子元件、改善功率因數。

并且，在高頻高壓電源前端的整流電路中，讓每個二極管都并聯著電阻和電容，組成串聯回路，RC阻容串聯后可以組成吸收回路，起到抑制反向峰值電壓（浪涌電壓）的作用。在電氣工程上稱這個回路的作用為阻容吸收作用。

最后在整流電路的中間部分加上了濾波電容（C），其主要作用是儲能濾波：當整流輸出端電壓為最大值時，在為負載供電的同時，還為其充電;當交流電換向時，整流輸出端電壓由最大值向最小轉變，此時，電容里儲存的電能向負載供電，如此反復，把脈動直流電變為相對平滑的直流電。

之后是LLC諧振變換器，把直流電轉變為高頻高壓的交流電，再經過高壓硅堆整流電路，變為高頻高壓的直流電，完成對輸入市電的轉換，其在MATLAB的Simulink仿真中搭建的控制模型如圖3-1所示。

4 仿真結果及結論

利用MATLAB的SIMULINK 仿真工具，分別用PID控制法和模糊PID控制法對對象進行了仿真，通過對圖4-1中兩條曲線的比較，得出了一些結論。

首先是藍色線（PID控制結果），在調節過程中，PID控制法所選用的各個環節的參數比較容易調得，但是調節時間稍長。然后是紅色線（模糊PID控制法），其所選用的各個環節的參數比較難以調得，不容易達到預計值。但是模糊控制法易去掉超調、調節時間較短。

綜上所述，模糊PID控制的時間比PID調節略微短些。雖然選用PID控制法較為簡單，其所需參數也相較比較容易調得，但就控制結果來看，還是模糊PID控制比較好。

參考文獻

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