在一經常需要負載變動及雜訊干擾甚大的受控程序,對工業界而言,最常 使用的控制架構為結合PID回授與前饋的混合控制系統,對於已知程序及 負載轉移函數的受控系統,此控制架構尚能勝任,但當受控程序具高複雜 性,且無法從系統識別來得到其數學模式時,此控制系統便無法作良好的 控制。因而在此設計了模糊調諧控制系統,以改善原混合控制之不足。本 研究之內容主要是在整合PID控制器、前饋控制器與模糊控制器的概念, 結合而成PID與穩態前饋控制器之模糊調諧控制系統。此模糊調諧的方法 乃是根據PID參數與穩態前饋增益參數變化對系統響應之特性,分別設計 模糊控制法則來作邏輯判斷,以得出各控制器參數的增量,進而修改PID 與穩態前饋控制器參數值的大小,以改善閉迴路控制系統暫態或穩態響應 之性能。結合PID與穩態前饋控制器之模糊調諧控制系統除了能保有原PID 與穩態前饋控制器的優點外,同時,它更具有計算簡單、不需要系統的數 學模式、架構容易實現等優點,且對於數學模式不易取得或需龐大計算的 受控系統特別適用。模糊控制器是被架設在PID與穩態前饋控制器之上, 當負載變動或設定點發生變化而使得系統的輸出偏離設定點時,模糊調諧 器就偵測誤差(設定點─系統輸出) 及誤差的變化量,並根據依模糊法則 所設計成的模糊控制矩陣及調諧規則,來適當地調整PID與穩態前饋控制 器的參數值,使得負載變動或設定點發生變化對系統設定點所造成的偏移 量降至設計者的要求範圍之內。文中並以發動機發展測試廠之高空暫態試 驗控制系統的進氣口溫度控制為例,做負載變動或設定點發生變化之電腦 模擬,以驗證此一控制系統之可行性。
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