模糊控制的應用實例與分析資料講解

1、模糊控制的應用實例與分析精品文檔模糊控制的應用學院 實驗學院專業(yè) 電子信息工程姓名指導教師日 期 2011 年 9 月 20 日收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔在自動控制中，包括經典理論和現(xiàn)代控制理論中有一個共同的特點，即控 制器的綜合設計都要建立在被控對象準確的數(shù)學模型 ( 如微分方程等 ) 的基礎 上，但是在實際工業(yè)生產中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，十分復雜。建立精確 的數(shù)學模型特別困難，甚至是不可能的。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得 意義重大，模糊控制不用建立數(shù)學模型，根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入輸出的結果數(shù) 據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運行經驗，就可對系統(tǒng)進行實時控制。模糊控制實際 上是一

2、種非線性控制，從屬于智能控制的范疇?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)中的的控制能方 便地解決工業(yè)領域常見的非線性、時變、在滯后、強耦合、變結構、結束條件 苛刻等復雜問題?？删幊炭刂破饕云涓呖煽啃浴⒕幊谭奖?、耐惡劣環(huán)境、功能 強大等特性很好地解決了工業(yè)控制領域普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、 經濟等問題，這兩者的結合，可在實際工程中廣泛應用。所謂模糊控制，其定義是是以模糊數(shù)學作為理論基礎，以人的控制經驗作 為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變量以及模糊邏輯推理作為控制算 法的一種控制。模糊控制具有以下突出特點：(1) 模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點是 現(xiàn)場操作人員的控制經驗或相

3、關專家的知識，在設計中不需要建立被控對 象的精確的數(shù)學模型，因而使得控制機理和策略易于接受與理解，設計簡 單，便于應用(2) 由工業(yè)過程的定性認識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則，因而模糊控制 對那些數(shù)學模型難以獲取，動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常 適用。收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔(3) 基于模型的控制算法及系統(tǒng)設計方法，由于出發(fā)點和性能指標的不同，容 易導致較大差異；但一個系統(tǒng)語言控制規(guī)則卻具有相對的獨立性，利用這 些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控 制器。(4) 模糊控制是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設計的，這有利于模擬人工 控制的

4、過程和方法，增強控制系統(tǒng)的適應能力，使之具有一定的智能水 平。(5) 模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減 弱，尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。由于有著諸多優(yōu)點，模糊理論在控制領域得到了廣泛應用。下面我們就以 下示例介紹模糊控制在實際中的應用：電機調速控制系統(tǒng)見圖 1，模糊控制器的輸入變量為實際轉速與轉速給定值之間的差值 e 及其變化率 ec，輸出變量為電機的電壓變化量 u。圖 2 為電機調試輸出結果，其橫坐標為時間軸，縱坐標為轉速。當設定轉速為2 000r s時，電機能很快穩(wěn)定運行于 2 000r s；當設定轉速下降到 1 000r s 時，轉 速又很快下

5、降到 1 000r s 穩(wěn)定運行。圖1圖2收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔現(xiàn)以閥控液壓缸作為執(zhí)行機構的磨削閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 3 為例，此系統(tǒng)是 以給定的磨削工件表面粗糙度 Rao 為輸入，以磨削表面粗糙度的實測值 Ra 為輸出。圖3以表面粗糙度的給定值 Rao 為輸入，以磨削后表面粗糙度的實測值 Ra 為輸出的控制系統(tǒng)組成如圖 4 所示：模糊控制器ddt模EnE&n模清執(zhí)磨糊糊晰行削Ra圖4介紹完模糊控制的基本應用，我們就來看看模糊控制具體應用在哪些領 域：(1) 模糊控制在工業(yè)企業(yè)大型生產過程中的應用湖南大學的劉國才等對 T-S 模糊推理方法進行了深人研究，并將其成功應 用于國家

6、 “八 五”重點新技術開發(fā)項目 “氧化鋁熟料燒成自動控制管理系統(tǒng) 中，實現(xiàn)了氧化鋁燒成過程的自動控制，攻克了幾十年來一直未能得到很好解 決的氧化鋁熟料燒成回轉窯的自動控制難題，取得了顯著的社會效益和經濟效收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔益。其他還有將模糊控制應用到聚丙烯匠應釜溫度控制、電弧煉鋼的控制、退 火爐燃燒過程的控制等。(2) 模糊控制在典型工業(yè)控制對象中的應用模糊控制還被應用到現(xiàn)代控制領域的典型工業(yè)控制對象，如交流伺服系統(tǒng) 模糊控制、機器人控制中的模糊控制、車輛自動駕駛模糊控制、溫室溫度模糊 控制等等，可以說基本上在各種典型工業(yè)控制對象中的能見到模糊控制的身 影。(3) 模

7、糊控制技術在智能家用電器中的應用模糊控制在智能家電中的應用技術日本走在世界前列。目前已經出現(xiàn)了全 自動洗衣機的模糊控制、電飯鍋的模糊控制、空調的變頻模糊控制、電冰箱的 模糊控制、微波爐的模糊控制等。模糊控制技術大大提高了這些家電的智能化 水平和控制效果，家用電器中使用模糊控制也成為目前的一個時尚。(4) 模糊控制在國民經濟等復雜大對象的預測中的應用國民經濟等大型對象非常復雜，其變化趨勢受很多因素影響，非常難以建 立精確的數(shù)學模型來進行模擬。如人口變化趨勢預測、黃河流域雨量預測、物 價上漲趨勢預測等。但是可以通過模糊控制理論、專家系統(tǒng)理論等建立模糊預 測模型，獲得這些對象的變化趨勢。模糊系統(tǒng)理論

8、還有一些重要的理論課題還沒有解決。其中兩個重要的問題 是：如何獲得模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)，這在目前完全憑經驗來進行；以及如何保 證模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大體說來，在模糊控制理論和應用方面應加強研究的主 要方向為：收集于網絡，如有侵權請聯(lián)系管理員刪除精品文檔(1) 適合于解決工程上普遍問題的穩(wěn)定性分析方法，穩(wěn)定性評價理論體系； 控制器的魯棒性分析，系統(tǒng)的可控性分析和可觀性判定方法等。(2) 模糊控制規(guī)則設計方法的研究，包括模糊集合隸屬函數(shù)設定方法，量化 水平，采樣周期的最優(yōu)選擇，規(guī)則的系數(shù)，最小實現(xiàn)以及規(guī)則和隸屬函 數(shù)參數(shù)自動生成等問題；進一步則要求我們給出模糊控制器的系統(tǒng)化設 計方法。(3) 模糊控制

9、器參數(shù)最優(yōu)調整理論的確定，以及修正推理規(guī)則的學習方式和(4) 模糊動態(tài)模型的辨識方法。(5) 預測系統(tǒng)的設計方法和提高計算速度的方法。(6) 神經網絡與模糊控制相結合，有望發(fā)展一套新的智能控制理論。(7) 模糊控制算法改進的研究：由于模糊邏輯的范疇很廣，包含大量的概念 和原則；然而這些概念和原則能真正的在模糊邏輯系統(tǒng)中得到應用的卻 為數(shù)不多。這方面的嘗試有待深入。(8) 最優(yōu)模糊控制器設計的研究：依據(jù)恰當提出的性能指標，規(guī)范控制規(guī)則 的設計依據(jù)，并在某種意義上達到最優(yōu)。(9) 簡單、實用且具有模糊推理功能的模糊集成芯片和模糊控制裝置、通用 模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)和推廣應用。近年以來，模糊控制得到長足發(fā)展。它的應用領