MATLAB实现变论域自适应模糊PID控制系统仿真与分析

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，实现了变论域模糊PID控制算法，通过动态调整模糊集合论域和三维规则库优化系统响应，支持性能分析与仿真验证。

详 情 说 明

基于变论域自适应调整的模糊PID控制系统仿真与性能分析

项目介绍

本项目实现了一个完整的变论域模糊PID控制算法仿真系统。系统核心在于通过动态调整模糊集合的论域范围，实现PID控制器参数（Kp, Ki, Kd）的在线自整定，从而提升控制系统对复杂动态过程的适应能力。项目提供了从算法实现、被控对象建模到性能对比分析的全套仿真环境，适用于控制算法研究、教学演示和工程应用验证。

功能特性

• 动态论域调整机制：根据系统误差大小实时伸缩模糊集合的论域，增强模糊推理的精细度。
• 三维模糊规则库：构建基于误差、误差变化率和论域调整因子的三维规则库，实现更智能的参数调整策略。
• PID参数在线自整定：通过模糊推理实时动态调整PID控制器的比例、积分、微分参数。
• 多类被控对象模型：内置一阶惯性系统、二阶振荡系统等多种典型被控对象模型，方便算法验证。
• 性能对比分析模块：支持与传统PID控制器、固定论域模糊PID控制器进行控制效果对比，并输出量化性能指标。

使用方法

1. 设置仿真参数：在脚本中设定采样时间、总仿真时长以及是否加入扰动信号。
2. 配置被控对象：选择内置模型或自定义传递函数/状态空间模型。
3. 定义输入信号：设定阶跃、斜坡或自定义时序信号作为系统设定值。
4. 初始化控制器：加载初始模糊规则库（如49条规则矩阵），设置论域调整因子的收缩/扩展系数。
5. 运行仿真：执行主程序，系统将自动完成控制仿真、数据记录与结果分析。
6. 查看结果：仿真结束后，系统将自动绘制响应曲线、参数变化曲线、论域变化图及性能对比报告，并生成模糊推理曲面三维图谱。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：Fuzzy Logic Toolbox, Control System Toolbox

文件说明

主程序文件集成了项目的核心仿真流程。它负责初始化整个控制系统，包括设定仿真环境参数、定义被控对象模型以及配置变论域模糊PID控制器的初始状态。在仿真运行阶段，该文件实现了控制算法的在线计算循环，动态调整模糊论域并进行PID参数自整定，同时实时记录系统响应数据。仿真结束后，它调用性能分析模块，计算超调量、调节时间等关键指标，并生成各类结果的可视化图表，包括系统响应对比图、参数变化曲线和三维推理曲面。