本文正是从这一方向出发，模拟出了一种模糊 PID 控制器，对原有 PID 控制性能进行 对比研究。利用 Matlab 对控制系统进行仿真，并对模糊 PID 控制系统进行设计，从而进 行对比分析。

2 PID 控制系统在现实中的实际应用

PID 控制系统，作为现代社会中广泛应用最广泛的控制系统之一，从空调运用的温度 控制器到恒压供水变频器，冬天取暖用的取暖锅炉到激光电源都用到了 PID 控制系统。

图 2。1。温度控制器 图 2。2 恒压供水变频器

图 2。3 取暖锅炉 图 2。2 激光电源

这些产品都运用到了 PID 控制技术，一般，PID 控制仪表都具备自整定功能，仪表能 根据系统的实际情况进行自动演算，得出一组 PID 参数值存于仪表中，当仪表新装或控制 不精确时，最好让仪表自动演算一次，让其演算出更适合的 PID 参数，当然，用户也可以 根据实际情况自行修正 PID 参数值及组合成不同的调节方式，甚至可以关闭 PID 调节方式， 变成 ON/OFF 开关量控制方式。

3 PID 控制的相关参数

扰动作用会使单回路控制系统的被控参数，有几率偏离给定值，从而产生数值偏差。 而自动控制系统中的调节单元，就是将变送器的测量值和给定值进行对比后产生的偏差， 从而进行比例(P)、积分(I)、微分(D)的运算，输出结果统一的标准信号，控制执行机构 的操作，从而实现对流量、液位、压力、温度还有其他参数的自动控制。

比例作用 P 与偏差成正比关系，积分作用 I 是误差信号的积分对时间的累积，微分作 用 D 是误差信号产生的变化率。在可以自动控制的系统中，干扰的出现，使微分 D 立刻发 生变化，偏差的越大，P 的变化也就越明显，两者相互起到克服偏差的效果，使被控量在 新得出值上变得稳定，此新值与设定值之间的差叫做余差；随时间增加，I 会逐渐变强， 一直到克服掉余差为止，让被出现误差的控量重新返回到预先设定的值上来。文献综述

3。1 比例(P)控制

在控制方式中，最简单的便是比例控制，比例 P 控制器的输出的误差信号和输入的 误差信号存在一定比例关系。只有在比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。比例控制能够及时发挥作用，迅速的反应误差，从而减小稳态误差到一定地步。 但是，比例控制是不可能完全消除稳态误差的。比列控制调节器用在控制系统中的时候，

会导致系统出现余差。为了减少余差的产生，可以一定程度上增大 KP  ， KP   愈大，那么

余差就愈小；但是 KP 增大又会导致系统变得不稳定，会导致系统的稳定性变差，容易产 生振荡。

下面程序是在研究 Kp 值不同的情况下，闭环系统的单位阶跃响应曲线以及根轨迹图， 系统程序代码如下：

G0=tf(1,[100 4 80]);P=[1 10 20 50 79];

hold on

for i=1:length(P) G=feedback(P(i)*G0,1); step(G);grid on,axis([0,160,0,1]) endhold off

图 3。1Kp 值不同，闭环系统的单位阶跃响应曲线及根轨迹图

在积分控制系统中，控制器的输出产生的误差信号与输入产生的误差信号的积分存在 正比关系。

积分控制存在的目的是消除系统中出现的稳态误差。只要系统有误差存在，那么积分 控制器就会不断的积累，输出控制量，从而达到消除误差的目的。而积分项对误差取决于 时间的积分，简言之积分项与时间成正比。这种情况下，尽管稳态误差非常的小，但是随 着时间的增加积分项也会加大，它使控制器的输出逐渐增大，误差逐渐减小，一直到稳态 误差等于零为止。因此，在时间足够的情况下，积分控制可以完全消除误差的存在，使控 制系统的稳态误差等于零。但是积分作用太强会导致控制系统超调加大，甚至可能导致系 统出现振荡情况。