常规PID控制性能依赖于系统模型的精确性,难以满足机理复杂、非线性、时变的复杂对象的控制需求。模糊PID控制融合了模糊控制动态响应性能好,PID控制稳态精度高的特点,近年来成为智能控制、先进PID研究的重要技术之一。模糊PID控制器设计很大程度上依赖于设计者经验,缺乏定量定性的系统化方法,而且控制规则建立后一般便固定不变,对系统运行工况变化的适应能力、抗扰动的能力仍有不足。针对模糊PID控制器设计所面临的问题,本文提出一种自适应模糊PID控制策略并给出设计的具体细节,将所设计的自适应模糊PID控制器,分别应用于LED源-表测量系统和太阳电池最大功率点跟踪的模拟仿真实验中。主要研究内容如下:⑴模糊控制器存在动态性能与稳态精度之间固有的矛盾,采用PD和PI的线性组合方式,构建模糊PID控制器(FPID)。仿真实验结果表明:FPID可有效消除稳态误差,并保留模糊控制良好的动态性能。⑵在系统响应过程中,FPID的比例、积分和微分控制参数相互关联、相互影响,使控制规则的提取和控制参数的整定复杂化,本文采用变论域设计思想,在FPID中引入一种自组织调整机构,设计了一种自适应模糊PID控制器(SFPID)。SFPID自组织调整机构采用归一化误差加速度参量作为自调整因子,能够依据系统响应过程的不同阶段,在线调整FPID的控制参数。以工业过程中常见二阶系统为仿真对象,综合考察了SFPID的伺服跟随、动态调节能力、对系统参数变化适应能力以及抗干扰能力。仿真结果表明:SFPID具有较大动态调节范围,控制性能和鲁棒性均优于FPID和常规PID控制。⑶S FPID是一个多参数强耦合系统,相关的参数优化需要较大的搜索空间。本文采用自适应遗传算法优化设计SFPID的控制规则和隶属度函数:首先,针对SFPID优化参数多,给出了缩减SFPID优化参数编码的相应措施;其次,提出遗传进化前期采用锦标赛精英保留法,后期采用基于轮盘赌的非线性排序选择方法,根据个体适应度的集中程度,自适应调整交叉变异算子;最后,进行仿真对比实验。仿真结果表明:优化后的SFPID在相同控制精度下,响应速度加快,稳态响应时间缩短。⑷LED是一种具有高度非线性电流型PN结功率器件,种类繁多。LED光电特性测试需要适应不同的LED产品,具有大的动态测量与控制范围。本文利用SFPID实现LED测试条件的设置与控制:首先,采用递推最小二乘方法辨识LED测试系统的测量回路,在综合考察不同型号的LED产品的基础上,确定SFPID的模糊控制参数;其次,分别对LED测试系统源恒流定值输出控制、源恒压定值输出控制进行SFPID的应用实验。实验结果表明SFPID控制算法具有较好的控制性能和鲁棒性。⑸太阳电池输出特性具有典型的非线性特性,难以用解析法求取最大功率,采用SFPID控制算法自动调整电子负载的工作点,实现对太阳电池的最大功率点跟踪。仿真实验结果表明:光照强度、温度条件变化时,控制算法能够很好的跟踪最大功率点的变动,跟踪曲线平滑,具有较好的精度。