先进模糊智能复合经典PID控制理论与应用及其Matlab实现

本书重点研究解决经典控制方法受系统内部和外部不确定性因素的影响导致的两个问题（统称为“控制器参数在线优化整定问题”）：一是对多路结构相同但内部、外部略有差异的被控对象，工程师需要使用相同的方法进行重复参数调试整定的问题，特别是对大惯性、有滞后的系统进行调试，会消耗大量时间和人力的问题；二是当系统运行环境发生变化后，控制器无法自动优化调整控制参数，系统无法达到控制性能要求的问题。本书研究模糊智能复合经典（确定性）控制方法，结合不确定控制方法和人工智能优化、搜索方法的优点，参考了模糊自适应PID控制方法，设计出三种基于专家经验通过模糊控制器实现的自适应PID控制算法，通过理论推导、Matlab计算机仿真和实际项目实施验证的途径对以上三种方法的稳定性、动态性能、静态性能进行了分析和验证，并根据需求实现了工程项目的硬件改造。

北京工业大学工学博士，首都经济贸易大学信息学院教师，主要研究领域为智能控制与智能系统，发表论文30余篇，获得专利多项。

目录

1绪论
1.1研究背景
1.2在研工程项目中遇到的实际问题
1.3国内外研究现状
1.4本书的主要工作与内容安排

2控制器参数在线优化整定方法的理论研究
2.1控制器参数在线优化整定研究方法概述
2.2普通PID控制与数字PID控制
2.3模糊控制理论与控制器参数优化整定方法
2.4专家经验与PID参数在线调试整定的优化器设计
2.5控制系统的被控对象研究方法
2.6控制系统稳定性分析方法
2.7控制系统稳态误差分析方法

3控制器参数在线优化整定方法的计算机仿真研究
3.1基于自适应模糊整定的PID参数在线优化整定方法
3.2基于增益式自适应模糊整定的PID参数在线优化整定方法
3.3基于专家经验规则表整定的PID参数在线优化整定方法
3.4各种PID参数在线优化整定算法的性能分析

4控制器参数在线优化整定方法对实际工程项目的改造
4.1燕山石化60路PID温控系统的改造方案概述
4.2燕山石化60路温控系统的硬件实验环境的搭建
4.3优化器的设计
4.4系统实际运行
4.5工程改造前后的结果分析

5本研究获得的实用新型专利与发明专利
5.1技术领域
5.2背景技术
5.3发明内容
5.4实施方式
5.5实施案例

6研究评价
6.1本书已完成的工作
6.2本书未完成的工作

参考文献

后记

前言

本书是“北京燕山石化60路智能温控系统改造工程项目”的成果，对控制系统的控制参数自主在线优化与整定的需求、问题和方法进行了研究。本书研究的问题是基于模糊计算科学的人工智能方法及其在经典控制理论与实践中的应用与改进。在对原硬件系统进行改造以满足新需求的过程中，本书重点研究解决经典控制方法受系统内部和外部不确定性因素的影响导致的两个问题（统称为“控制器参数在线优化整定问题”）：一是对多路结构相同但内部、外部略有差异的被控对象，工程师需要使用相同的方法进行重复参数调试整定的问题，特别是对大惯性、有滞后的系统进行调试，会消耗大量时间和人力的问题；二是当系统运行环境发生变化后，控制器无法自动优化调整控制参数，系统无法达到控制性能要求的问题。本书研究模糊智能复合经典（确定性）控制方法，结合不确定控制方法和人工智能优化、搜索方法的优点，参考了模糊自适应PID控制方法，设计出三种基于专家经验通过模糊控制器实现的自适应PID控制算法，通过理论推导、Matlab计算机仿真和实际项目实施验证的途径对以上三种方法的稳定性、动态性能、静态性能进行了分析和验证，并根据需求实现了工程项目的硬件改造。本书的创新与价值体现在以下三个方面：第一，系统地描述了经典的模糊推理人工智能方法与经典PID控制相结合的智能的控制方法。第二，系统地描述、实现并对比了多种先进模糊推理智能复合经典PID控制方法与实现。第三，详细地给出上述各方法的理论推导、分析、Matlab计算机仿真和具体实施过程。