著名科学家钱学森指出,模糊数学理论及其应用,关系到我国二十世纪的国力和命运。
控制的特点控制的优点与缺点控制具有适应性强的特点,适应各种控制对象,参数的整定是控制的个关键问题只要参数整定合适,对大多数被控对象可以实现无差控制,稳态性能好,但动态特性不太理想控制不具有自适应控制能力,对于时变非线性系统控制效果不佳。
当系统参数发生变化时,控制性能会产生较大的变化,控制特性可能变坏,严重时可能导致系统的不稳定。
虽然控制具有些不理想的方面,但由于其具有十分明显的优点,在工业过程控制领域直占据了主导地位,而且全世界的控制技术研究和应用人员对控制进行了大量的研究,努力改善控制的性能。
围绕控制,并与多种其它控制技术结合,形成了多种控制技术,以下是些控制技术的发展和研究方向专家控制专家控制的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识,并以智能的方式利用这些知识来设计控制器。
利用专家经验来设计参数便构成专家控制模糊控制模糊控制技术与控制结合构成模糊控制神经控制运用神经网络技术对控制参数进行整定,构成神经控制遗传控制用遗传算法对控制参数进行整定和优化,构成遗传控制灰色控制灰色系统理论与控制结合进行系统控制构成控制。
以上多种控制方法,是控制与现代控制技术的结合,主要是在参数动态整定上进行了大量研究,在保持控制基本原理的基础上,改善了控制的性能,在工业过程控制领域继续占据着主导地位。
模糊控制技术概述模糊控制主要还是建立在人的直觉和经验的基础上,这就是说,操作人员对被控系统的了解不是通过精确的数学表达式,而是通过操作人员丰富的实践经验和直观感觉。
这种方法可以看成是组探索式决策规则。
模糊控制是以模糊集合论模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的种计算机控制方法,作为智能控制的个重要分支,在控制领域获得了广泛应用计算机仿真自动化与仪器仪表王鸣基于模糊控制理论的种参数自整定控制器的设计与仿真自动化与仪器仪表张国良模糊控制及其应用西安西安交通大学出版社,韦巍智能控制技术北京机械工业出版社,刘叔军,盖晓华,樊京等控制系统应用与实例北京机械工业出版社,模糊自整定控制器设计及仿真分析摘要针对常规控制不具有自适应能力,对于时变非线性系统控制效果不佳。
提出了将模糊技术与控制相结合的控制方式,设计出各种模糊控制器。
论文的主要内容包括介绍模糊控制技术的背景和重大意义,了解常规控制中的优点与缺点。
了解模糊控制的数学基础。
例如模糊集合的定义模糊语言模糊推理模糊变量的隶属函数论域量化因子比例因子等。
掌握中模糊工具箱的使用及模糊控制器的设计方法,对于不同的控制系统设计出对应的模糊控制器的规则。
对混合式模糊控制器开关式模糊控制器自整定模糊控制器进行仿真。
中模糊逻辑控制工具箱设计模糊控制器灵活方便可观性强,并可在环境中非常直观地构建各种复杂的模糊控制系统。
仿真结果表明,模糊控制具有控制灵活超调小响应快和适应性能强的优点。
关键词模糊控制仿真述模糊控制器设计所包括的内容模糊控制器的结构设计模糊控制器规则的设计精确量的模糊化模糊推理及其模糊量去模糊化方法模糊控制规则表第章控制器的概述控制的基本理论模糊控制第章仿真简介模糊控制器的设计模糊控制器原理图控制系统的实现仿真混合式模糊控制器设计控制系统原理图控制系统的实现仿真开关式模糊控制器设计控制系统原理图控制系统的仿真仿真自整定模糊控制器设计控制系统的原理图控制系统的实现仿真结论参考文献第章绪论课题的研究背景及意义现代控制系统,规模越来越大,系统越来越复杂,用传统的控制理论方法已不能满足控制的要求。
智能控制是在经典控制理论和现代控制理论的基础上发展起来的,是控制理论人工智能和计算机科学相结合的产物。
智能控制主要分为模糊逻辑控制神经网络控制和实时专家系统。
研究的主要目标不仅仅是被控对象,同时也包含控制器本身。
模糊理论是在美国柏克莱加州大学电气工程系教授于年创立的模糊集合理论的数学基础上发展起来的,主要包括模糊集合理论模糊逻辑模糊推理和模糊控制等方面内容。
教授在年发表的论文中首次提出表达事物模糊性的重要概念隶属函数。
模糊控制理论的核心是利用模糊集合论,把人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的算法。
但它的控制输出却是确定的,它不仅能成功的实现控制,而且能模拟人的思维方式,对些无法构成数学模型的对象进行控制。
模糊概念更适合于人们的观察思维理解与决策,这也更适合于客观现象和事物的模糊性。
模糊控制的特色就是种语言型的决策控制。
模糊控制技术,已经成为智能控制技术的个重要分支,它是种高级算法策略和新颖的技术。
自从年英国的马丹尼工程师首先根据模糊集合理论组成的模糊控制器用于蒸汽发动机的控制以后,在其发展历程的多年中,模糊控制技术得到了广泛而快速的发展。
现在,模糊控制已广泛地应用于冶金与化工过程控制工业自动化家用电器智能化仪器仪表自动化计算机及电子技术应用等领域。
尤其在交通路口控制机器人机械手控制航天飞行控制汽车控制电梯控制核反应堆及家用电器控制等方面,表现其目录摘要第章绪论课题的研究背景及意义控制的特点模糊控制技术概述第章模糊控制理论模糊集合定义模糊语言模糊变量的隶属函数模糊推理系统的数据结构管理函数介绍论域量化因子比例因子的选择论域及基本论域量化因子及比例因子第章基于的模糊控制器的设计内容模糊控制器,为预整定值。
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从系统的稳定性响应速度超调量和稳定精度等方面来考虑,的作用如下值过小,则会降低调节精度,使响应速度缓慢。
从而延长调节时间,使系统稳态动态特性变坏。
积分作用系数的作用是消除系统的稳态误差。
越大,系统的静态误差消除越快,但过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调若过小,将使系统静态误差难以消除,影响系统的调节精度。
微分作用系数的作用是改善系统的动态特性,其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报但过大,会使响应过程提前制动,从而延长调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。
中控制器和模糊控制器的模块结构分别如图和图所示。
图控制器图模糊控制器将二者分别打包封装并连接,封装效果如图所示。
图模糊控制器与控制器的封装量化因子将和量化为,上的模糊量,经模糊控制规则动态处理,成为,上的模糊控制量,经量化因子将其精确化,便可得到控制器的控制参量和。
将模糊控制器和控制器分别打包后连在起便构成了期望的复合控制器,再将二者打包封装便可得图所示的自整定模糊控制器。
图自整定模糊控制器模糊推理系统编辑器,如图所示。
图模糊推理系统编辑器根据参数和对系统输出特性的影响情况,可以归纳出在不同的和时,被控参数和的自整定要求,从而可得模糊控制规则的语言描述为模糊控制系统的响应曲线。
加入积分环节的模糊控制系统,通过调节积分增益模块,使响应速度有所加快,并且稳定性加强,达到较好的消除系统余差的目的。
观察开关式模糊控制器的响应曲线。
模糊控制器对响应曲线进行粗调,控制器对响应曲线进行细调,产生较小的超调,由控制器进行调节,两者相互协调不断调节响应曲线,使响应速度更加迅速,稳定性也得到加强。
观察自整定模糊控制器的响应曲线。
系统的响应速度迅速,调节精度提高,稳态性能好,而且没有超调和震荡。
简单的模糊控制器难以实现改进型的模糊控制器的良好控制过程,在同样的精度要求下,对同被控对象,改进型的模糊控制系统的过渡时间短和稳定性好,这在实际的过程控制中将有重大意义。
参考文献刘金琨先进控制及其仿真西安电子工业出版社,张建民,王涛,王忠礼智能控制原理及应用北京冶金工业出版社,常满波,胡鹏飞基于的模糊控制器的设计与仿真人民出版社钱宇模糊系统的工业应用化工出版社李人厚智能控制理论和方法西安西安电子科技大学出版社,张曾科模糊数学在自动化技术中的应用北京清华大学出版社,易继楷,侯媛彬智能控制技术北京北京工业大学出版社,苏明等模糊控制及其仿真计算机应用学报,方鸣,焦晓红基于的模糊控制系统计算机仿真自动化与仪器仪表黄成静,王琳基于模糊逻辑工具箱的控制系统计算机仿真计算机仿真高卫华,陈应麟种简单的型模糊控制器的参数调整方法测控技术袁凤莲自整定控制器设计及其仿真沈阳航空






























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