基于模糊PID控制器的网络控制系统仿真研究

模糊PID控制器。

图4中，模糊PID控制器则是嵌入在fuzzy Controller模块中，具体的模糊PID控制器的模型结构图如图2所示。利用Truetime 2.0工具箱的相关模块和Simulink的基本模块搭建了网络节点、传感器节点、控制器节点和执行器节点，组合后搭建成完整的网络控制系统的模型。其中，传感器节点周期性地采集被控对象的输出信号，将采集到信号通过通信网络发送到控制器节点;控制器节点收到信号后与网络控制系统的输入信号进行比较，将差值作为控制器输入量，根据控制器节点处的控制算法计算出控制信号，并发送到执行器节点;执行器节点根据收到控制信号对被控对象进行相应动作。

2.2 仿真结果分析

仿真过程中，图3和图4的网络控制系统模型假设情况相同。假设网络干扰为0，通信模式设为Ethernet，传输速率为80kbit/s，丢包率为20%，时延为0.1s，基于PD控制器的网络控制系统的仿真结果如图5所示，基于模糊PID控制器的网络控制系统的仿真结果如图6所示。

从图5和图6中可以看出，当两个采用不同控制器算法的网络控制系统中存在相同的丢包率和相同的时延时，采用一般PID控制器的网络控制系统的输出是发散的，显然呈现失真的状态，说明系统已经不稳定;采用模糊PID控制器的网络控制系统的输出虽然有一定的震荡，但是最终能够收敛，说明系统最终能够稳定。所以，与一般PID控制器相比，模糊PID控制器具有更好的自适应能力^[7]。

3 结论

本文着重于仿真研究模糊控制器在网络控制系统的应用，首先详细介绍如何设计模糊PID控制器，然后利用TrueTime工具箱搭建网络控制系统的仿真模型，在设定相同参数的情况下，分别仿真采用一般PID控制器的网络控制系统模型和采用模糊PID控制器的网络控制系统模型。仿真结果表明，与一般PID控制器相比，采用模糊PID控制器的网络控制系统，能够有效地补偿网络时延，提高了网络控制系统的稳定性。模糊控制器使得网络控制系统具有更好的自适应性和控制性能。因此，改进控制器的算法对提高网络控制系统的性能有着极为重要的作用。

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本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第5期第34页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。