模糊自整定PID的溫室溫度控制器的設(shè)計_圖文

1、武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文模糊自整定PID的溫室溫度控制器的設(shè)計姓名：羅淳申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：熊慶國20090506武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁摘要溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶所需溫度與設(shè)定溫度之差值來控制中央空調(diào)末端，從而達(dá)到改變用戶所需溫度的目的?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集控制（即溫度控制器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計算機(jī)技術(shù)）。溫度控制器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，它被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量日漸上升。從溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展來看，以單片機(jī)為核心構(gòu)成的微機(jī)溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置己經(jīng)成為主要的發(fā)展方向。對于溫室溫

2、度這個被控對象，有很多控制方案可選。首選方案就是控制，因?yàn)樗唵?，容易?shí)現(xiàn)，它有可消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點(diǎn)，但它的快速性和超調(diào)量之間的矛盾關(guān)系，使它不能滿足控制的技術(shù)要求。其次就是模糊控制，它的優(yōu)點(diǎn)是超調(diào)量很小，但是穩(wěn)態(tài)誤差卻很大。最后是用模糊規(guī)則參數(shù)的模糊自整定控制方法，基本上能夠達(dá)到反應(yīng)速度快、零超調(diào)、穩(wěn)態(tài)誤差小的理想結(jié)果。本文以單片機(jī)芯片為核心，研究和設(shè)計了可以應(yīng)用于溫室大棚的溫度控制器。本文簡述了溫度控制器的應(yīng)用及其原理，介紹了基于單片機(jī)的檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計，并說明了用模糊自整定控制方法設(shè)計出的溫度控制的控制算法及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測，顯示和報警功能。此外，本文還詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬

3、件和軟件設(shè)計原理。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度控制；模糊自整定控制；溫室第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，（），（）（），：；武漢科技大學(xué)研究生學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除了文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容或?qū)俸献餮芯抗餐瓿傻墓ぷ魍?，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。論文作者簽名：受主皇日期：如？舄日研究生學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)聲明本論文的研究成果歸武漢科技大學(xué)所有，其研究內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完

4、全了解武漢科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門（按照武漢科技大學(xué)關(guān)于研究生學(xué)位論文收錄工作的規(guī)定執(zhí)行）送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱，同意學(xué)校將本論文的全部或部分內(nèi)容編入學(xué)校認(rèn)可的國家相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和對外服務(wù)。論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：墨淳一口羅年月珀武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁第一章引言課題的提出和意義溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)工藝過程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進(jìn)行有效的控制，其中溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。準(zhǔn)確地測量和有效地控制溫度

5、是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。而且在我們的日常生活中也使用微波爐、電烤箱、電熱水器、空調(diào)等家用電器，溫度與我們息息相關(guān)。另外在各高等院校的實(shí)驗(yàn)室中，無不將溫度作為被控參數(shù)，構(gòu)成微機(jī)測控系統(tǒng)，供學(xué)生作綜合實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計。可見溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域，所以對溫度進(jìn)行控制是非常有必要和有意義的。我國人多地少，人均占有耕地面積更少。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此我們要另辟蹊徑，想辦法來提高單位畝產(chǎn)量。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法。溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的約束。而且，溫室大棚能克

6、服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，所以溫室大棚技術(shù)越來越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制便成為一個十分重要的課題。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計，通過讀取溫度值來知道大棚內(nèi)的實(shí)際溫度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度與額定溫度進(jìn)行比較，看溫度是否過高或過低。如果過高，就對大棚進(jìn)行降溫處理：如果過低，就對大棚進(jìn)行升溫處理。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，耗費(fèi)了大量的人力物力。現(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)

7、業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。大型溫室大棚的建設(shè)對溫度檢測技術(shù)也提出了越來越高的要求。由于溫度自身的一些特點(diǎn)，如慣性大、滯后現(xiàn)象嚴(yán)重、難以建立精確的數(shù)學(xué)模型等，使控制系統(tǒng)性能不佳。在關(guān)于溫度控制的絕大部分文獻(xiàn)資料中，控制結(jié)果都是有超調(diào)的，而且很多時候超調(diào)量較大，本論文是基于這一特點(diǎn)，研究一種控制方案，將其用于大部分溫控場合，都能達(dá)到零超調(diào)，且調(diào)節(jié)時間快，穩(wěn)態(tài)誤差也非常小的理想效果。另一方面也是基于控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的需求，將其用于對溫室溫度進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量為零且穩(wěn)態(tài)誤差在±內(nèi)的技術(shù)要求。

8、第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文文獻(xiàn)綜述工業(yè)溫度控制發(fā)展簡介目前先進(jìn)國家各種溫度控制自動化水平較高，裝備有完善的檢測儀表和計算機(jī)控制系統(tǒng)。其計算機(jī)控制系統(tǒng)已采用集散系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)的形式，大部分配有先進(jìn)的控制算法，能夠獲得較好的工藝性能指標(biāo)。我國的溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段：基地式儀表。四十年代初，當(dāng)時由于石油、化工、電力等工業(yè)對自動化的需要，出現(xiàn)了將測量、記錄、調(diào)節(jié)儀表組裝在一個表殼里的基地式儀表。如自力式溫度調(diào)節(jié)器?；厥絻x表一般結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，它們的功能僅限于單回路控制且控制精度低。第二階段：單元組合式儀表。隨著大型工業(yè)企業(yè)的出現(xiàn)，生產(chǎn)向綜合自動化和集中控制的方向發(fā)展

9、，人們發(fā)現(xiàn)基地式儀表的結(jié)構(gòu)不夠靈活，不如將儀表按功能劃分，制定若干種能獨(dú)立完成一定功能的標(biāo)準(zhǔn)單元，各單元之間以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號相互聯(lián)系，這樣儀表的精度可以提高。在使用中可根據(jù)需要，選擇一定的單元，積木式地把儀表組合起來，構(gòu)成各種復(fù)雜程度不同的自動控制系統(tǒng)，這種積木式的儀表就稱為單元組合式儀表。以上兩個階段，無論是基地式儀表階段，還是單元組合式儀表階段，都是利用各種儀表對溫度進(jìn)行檢測、調(diào)節(jié)、控制。對于較復(fù)雜的系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，控制精度不高。第三階段：微機(jī)控制階段。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模集成電路制造的成功和微處理器的問世、計算機(jī)性能價格比的明顯提高以及微型計算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)

10、用，使得溫度控制系統(tǒng)發(fā)展到微機(jī)控制階段。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)取代模擬控制系統(tǒng)，克服了其調(diào)節(jié)精度差、可靠性不高的缺點(diǎn)。由于計算機(jī)具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理功能和大容量存貯信息的能力，使得此類系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)，而且可以采用先進(jìn)的控制算法以進(jìn)一步提高控制性能。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)控制方案計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了工業(yè)控制系統(tǒng)的進(jìn)步，而現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，人工智能技術(shù)的深入研究，為控制系統(tǒng)的理論領(lǐng)域增加了新的內(nèi)容。計算機(jī)硬件與控制軟件的緊密結(jié)合必然導(dǎo)致新型的微機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)常用的控制方案有以下三類心¨司，經(jīng)典控制方案、基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計方案和智能控制方案。第

11、一類：經(jīng)典控制方案經(jīng)典控制方案可分為數(shù)字控制器的間接設(shè)計方案和數(shù)字控制器的直接設(shè)計方案。數(shù)字控制器的帕接設(shè)計方案是一種根據(jù)模擬設(shè)計方案轉(zhuǎn)換而來的設(shè)計方案。傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)中的控制器設(shè)計己有一套成熟的方法，其中以控制器為代表?？刂破骶哂形錆h科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。將模擬控制器轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制器是用離散時間近似方法將一連續(xù)時間系統(tǒng)的控制規(guī)律離散為數(shù)字控制器的控制規(guī)律，其中為確保數(shù)字控制器與模擬控制器的近似，要適當(dāng)選擇采樣周期。數(shù)字控制器的參數(shù)整定方法有擴(kuò)充臨界比例度法和擴(kuò)充響應(yīng)曲線法等。數(shù)字控制器的直接設(shè)計方案是根據(jù)對象的離散數(shù)學(xué)模型直接設(shè)計數(shù)字控制器的方法。其目標(biāo)

12、是要設(shè)計一個數(shù)字控制器使閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到所要求的性能，實(shí)現(xiàn)的方法基本上可以看成是極點(diǎn)配置問題。其主要的設(shè)計方法有最小拍控制算法、根軌跡法、模型跟蹤法、達(dá)林算法和預(yù)估器算法等。數(shù)字控制器的直接設(shè)計方案清晰明了，采樣周期的選擇范圍擴(kuò)大，在一定條件上，能獲得較好的控制品質(zhì)，有些算法，如預(yù)估器算法對純滯后比較有效。第二類：基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計方案現(xiàn)代控制理論以線性代數(shù)和微分方程為主要的數(shù)學(xué)工具，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來分析和設(shè)計控制系統(tǒng)。狀態(tài)空間法本質(zhì)上是一種時域的方法，它不僅描述了系統(tǒng)的外部特性，而且描述和提示了系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和性能?；诂F(xiàn)代控制理論的設(shè)計方案是建立在對系統(tǒng)內(nèi)部模型的描述之上的。它是通過數(shù)

13、學(xué)方法對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析綜合?？刂埔?guī)律的確定是通過極小化預(yù)先確定的性能指標(biāo)函數(shù)或使控制系統(tǒng)滿足希望的響應(yīng)而推導(dǎo)出來的畸。此類設(shè)計方案主要有：系統(tǒng)辨識、最優(yōu)控制、自校正控制等。這類設(shè)計方案適用范圍廣，適合于多輸入多輸出系統(tǒng)、某些非線性時變系統(tǒng)和一些具有隨機(jī)擾動的系統(tǒng)。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題可以嚴(yán)格證明，性能指標(biāo)能定量分析，得到的控制品質(zhì)較好。但這類方法需要知道精確的被控對象的數(shù)學(xué)模型形式。對于許結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨機(jī)干擾因素多而不易獲取對象模型形式的系統(tǒng)，這類方法的使用受到了限制。第三類：智能控制方案智能控制方案是一類無需人的干預(yù)就能夠針對控制對象的狀態(tài)自動地調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的控

14、制策略。它避開了建立精確的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計算與分析的困難性。它實(shí)質(zhì)仁是一種無模型控制方案，即在不需要知道對象精確模型的情況下，通過自身的調(diào)節(jié)作用，使實(shí)際響應(yīng)曲線逼近理想響應(yīng)曲線。智能控制系統(tǒng)有以下一些特點(diǎn)，：（）智能控制系統(tǒng)一般具有以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程。它適用于含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在己知算法的生產(chǎn)過程。（）智能控制具有信息處理和決策機(jī)構(gòu)，它實(shí)際上是對人神經(jīng)結(jié)構(gòu)或?qū)＜覜Q策機(jī)構(gòu)的一種模仿。（）智能控制器具有非線性。這是因?yàn)槿说乃季S具有非線性，作為模仿人的思維進(jìn)行決策的智能控制也具有非線性的特點(diǎn)。（）智能控制器具有變結(jié)構(gòu)的

15、特點(diǎn)。（）智能控制器具有總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)。第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文智能控制方案主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法控制等。目前快速發(fā)展的一些具體溫控方案常用的溫度控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和要求的性能指標(biāo)有所不同。除了傳統(tǒng)的控制方法，近幾年來快速發(fā)展的是將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能控制方法應(yīng)用于溫控系統(tǒng)，包括智能控制與控制相結(jié)合及這些智能控制之間的結(jié)合。具體有如下一些方法舊：（）模糊控制：模糊控制是基于模糊邏輯的描述一個過程的控制算法，它不需要被控對象的精確模型，僅依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷，容易應(yīng)用。模糊溫控的實(shí)現(xiàn)過程為：將溫控對象的偏差和偏差率以及輸出量劃分為不同的模糊值，建立規(guī)

16、則，將這些模糊規(guī)則寫成模糊條件語句，形成模糊模型。根據(jù)模糊查詢表，形成模糊控制算法。對輸入量的精確值模糊化，經(jīng)數(shù)學(xué)處理輸入計算機(jī)，計算機(jī)由模糊規(guī)則推理做出模糊決策，求出相應(yīng)的控制量，變成精確值去驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整輸入，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度，使其穩(wěn)定的目的。（）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與的結(jié)合：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種采用數(shù)理模型的方法模擬生物神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)及對信息的記憶和處理而構(gòu)成的信息處理方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其高度的非線性映射、自組織、自學(xué)習(xí)和聯(lián)想記憶等功能，可對復(fù)雜的非線性系統(tǒng)建模。該方法響應(yīng)速度快，抗千擾能力強(qiáng)、算法簡單，且易于用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。在溫度控制系統(tǒng)中，將溫度的影響因素作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，將其輸出作為控制器的參數(shù)，以

17、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為樣本，在微機(jī)上反復(fù)迭代，自我完善與修正，直至系統(tǒng)收斂，得到網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，達(dá)到自整定控制器參數(shù)的目的，也就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定參數(shù)的方法陋。（）遺傳算法與的結(jié)合：遺傳算法是模擬達(dá)爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進(jìn)化過程的全局優(yōu)化搜索算法。它將生物進(jìn)化過程中適者生存規(guī)則與群體內(nèi)部染色體的隨機(jī)信息交換機(jī)制相結(jié)合，通過正確的編碼機(jī)制和適應(yīng)度函數(shù)的選擇來操作稱為染色體的二進(jìn)制串或。引入了交叉和變異等方法在所求解的問題空間上進(jìn)行全局的并行隨機(jī)的搜索優(yōu)化，朝全局最優(yōu)化方向收斂。基于遺傳算法溫控系統(tǒng)的設(shè)計是將檢測元件得到的溫度信號送入單片機(jī)，單片機(jī)計算出偏差，用遺傳算法來優(yōu)化的三個參數(shù)，然后將控制量輸出，也就

18、是遺傳算法整定參數(shù)的方法聃。（）模糊控制與的結(jié)合：具體結(jié)合形式有多種，主要是復(fù)合控制和模糊整定參數(shù)的方法。復(fù)合控制：當(dāng)偏差較大時采用模糊控制，響應(yīng)速度快，動態(tài)性能好；偏差較小時采用控制，使具有好的靜態(tài)性能。是一種模糊控制和控制的分階段切換控制方法。模糊整定參數(shù)的方法：根據(jù)偏差和偏差變化率，由模糊推理來調(diào)整參數(shù)，武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁也就是一種以模糊規(guī)則調(diào)節(jié)參數(shù)的自適應(yīng)控制方法。（）模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合：模糊控制所基于的經(jīng)驗(yàn)不易獲得，一成不變的控制規(guī)則也很難適應(yīng)不同被控對象的要求。所以應(yīng)使模糊控制向著自適應(yīng)的方向發(fā)展?；谶@樣的要求，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的來修正偏差和偏差變化率的比例系數(shù)，

19、達(dá)到優(yōu)化模糊控制器的作用，從而進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)時控制的效果，有強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)能力兒。（）模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法三者的結(jié)合：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛的網(wǎng)絡(luò)，收斂速度慢且存在局部最小點(diǎn)，因而將遺傳算法與算法結(jié)合得到的遺傳一（）算法作為網(wǎng)絡(luò)預(yù)估器的學(xué)習(xí)算法。該方法能使溫控系統(tǒng)隨外界干擾的變化，實(shí)時調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)和控制規(guī)律，具有良好的溫度跟蹤性能和抗干擾能力。另外文獻(xiàn)們提到模糊控制與遺傳算法相結(jié)合的方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制和遺傳算法都屬于智能控制方法，它們與控制結(jié)合，適應(yīng)溫控系統(tǒng)非線性、干擾多、大滯后、時變等特點(diǎn)。模糊控制特別適應(yīng)于大慣性和純滯后的系統(tǒng)，無須知道系統(tǒng)的精確信息。本文所做的工作基于以上所述日前國內(nèi)

20、外的溫控方法的各自特點(diǎn)，以及溫度這一物理參數(shù)變化緩慢，大慣性和大滯后的特點(diǎn)，本論文考慮采用模糊控制與控制相結(jié)合的參數(shù)模糊自整定控制方法。本文所做的工作是：對溫室溫度這一控制對象，選擇了純控制、純模糊控制和參數(shù)模糊自整定控制三種控制方案，運(yùn)用軟件對它們的控制性能和抗干擾能力進(jìn)行了仿真研究比較，選出合乎響應(yīng)速度快、超調(diào)量為零、穩(wěn)態(tài)誤差在±內(nèi)的技術(shù)要求的解決方案；同時也對參數(shù)模糊自整定這一控制方案進(jìn)行了魯棒性分析，結(jié)果表明，它對一階慣性滯后模型的適應(yīng)性很強(qiáng)。另外也進(jìn)行了以單片機(jī)為核心的溫室溫度控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計及相應(yīng)軟件程序結(jié)構(gòu)設(shè)計。本章小結(jié)本節(jié)簡單闡述了立題意義，并從溫度控制器的發(fā)展

21、過程與背景出發(fā)，分析各種實(shí)現(xiàn)方法優(yōu)缺點(diǎn)。本節(jié)還指出要得到良好的控制效果，必須對比幾種控制方法，最后得出最理想的控制方法。這也是本文將要進(jìn)行的工作之一。第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章被控對象及控制策略被控對象本文的被控對象為溫室的溫度，范圍。設(shè)計目的是假設(shè)初始溫度是，要對它進(jìn)行控制，控制在。左右，達(dá)到調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量為零且穩(wěn)態(tài)誤差在內(nèi)的技術(shù)要求。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，控制對象各種各樣。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：電加熱裝置是一個具有自平衡能力的對象，可用二階系統(tǒng)純滯后環(huán)節(jié)來描述。然而，對于二階不振蕩系統(tǒng)，通過參數(shù)辨識可以降為一階模型。因而一般可用一階慣性滯后環(huán)節(jié)來描述溫控對象的數(shù)學(xué)模型。所以，溫室

22、溫度模型的傳遞函數(shù)為（恥簫（）式（）中一對象的靜態(tài)增益一對象的時間常數(shù)一對象的純滯后時間目前工程上常用的方法是對過程對象施加階躍輸入信號，測取過程對象的階躍響應(yīng)，然后由階躍響應(yīng)曲線確定過程的近似傳遞函數(shù)。具體用科恩一庫恩（）公式確定近似傳遞函數(shù)¨。給定輸入階躍信號，用溫度計測量溫室的溫度，每分鐘采一次點(diǎn)。表每分鐘溫度采樣值表時間（）溫度（）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：運(yùn)用，由表中數(shù)據(jù)繪圖如圖武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁）舞，移秘圖溫度飛升曲線公式如下：）：（一缸）（）（）為系統(tǒng)階躍輸入；為系統(tǒng)的輸出響應(yīng)是對象飛升曲線為時的時間（分）島是對象飛升曲線為時的時間（分）從而求得，所以室溫模型為）：。控制

23、理論控制的基本概念控制器是一種比例、積分、微分并聯(lián)控制器。它是最廣泛應(yīng)用的一種控制器?？刂破鞯臄?shù)學(xué)模型可以用式表示：緋）?。３瞿司浚ǎ┢渲校海ǎ榭刂破鞯妮敵觥埃榭刂破鬏斎?，它是給定值和被控對象輸出值的差，稱偏差信號。為控制器的比例系數(shù)第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文霉為控制器的積分時間乃為控制器的微分時間在控制器中，他的數(shù)學(xué)模型由比例、積分、微分三部分組成。這三部分分別是：（）比例部分比例部分?jǐn)?shù)學(xué)式表示如下：。（）偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即有控制作用，使控制量朝著減小偏差的方向變化，控制作用強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)巧，巧越大，則過渡過程越短，控制結(jié)果的穩(wěn)態(tài)誤差也越?。旱酱螅{(diào)量也越大，越容易產(chǎn)

24、生振蕩，導(dǎo)致動態(tài)性能變壞，甚至?xí)归]環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。故而，比例系數(shù)。，選擇必須適當(dāng)，才能取得過渡時間少、穩(wěn)態(tài)誤差小而又穩(wěn)定的效果。（）積分部分積分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下：等）從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，只要存在偏差，則它的控制作用就會不斷地積累，輸出控制量以消除偏差。可見，積分部分的作用可以消除系統(tǒng)的偏差?？墒欠e分作用具有滯后特性，積分控制作用太強(qiáng)會使系統(tǒng)超調(diào)加大，控制的動態(tài)性能變差，甚至?xí)归]環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分時間互，對積分部分的作用影響極大。當(dāng)互，較大時，則積分作用較弱，這時，有利于系統(tǒng)減小超調(diào)，過渡過程不易產(chǎn)生振蕩。但是消除靜差所需的時間較長。當(dāng)較小時，則積分作用較強(qiáng)。這時系統(tǒng)過渡過程

25、中有可能產(chǎn)生振蕩，但消除靜差所需的時間較短。（）微分部分微分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下：酗警微分控制敏感出偏差的變化趨勢，增大微分控制作用可加快系統(tǒng)響應(yīng)，減小超調(diào)量，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但使系統(tǒng)抑制干擾的能力降低。微分部分的作用強(qiáng)弱由微分時間乃決定。乃越大，則它抑制（）變化的作用越強(qiáng)，乃越小，它反抗（）變化的作用越弱。它對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁在計算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，控制器是通過計算機(jī)控制算法程序?qū)崿F(xiàn)的。計算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。進(jìn)入計算機(jī)的連續(xù)時間信號，必須經(jīng)過采樣和整量化后，變成數(shù)字量，方能進(jìn)入計算機(jī)的存貯器和寄存器，而在數(shù)字計

26、算機(jī)中的計算和處理，不論是積分還是微分，只能用數(shù)值計算去逼近。在數(shù)字計算機(jī)中，控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時，用求和代替積分，用差商代替微商，使算法離散化，將描述連續(xù)時間算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散一時間算法的差分方程，即為數(shù)字位置型控制算式，如下式（）：）：）亭圭掣】（，式中：（）茭采樣周期時的輸出儀）為采樣周期時的偏差為采樣周期下下令巧等，即有上“（后）巧（七）局（）（）（）其中礦巧、分別為比例、積分、微分系數(shù)?？刂剖瞧駷橹棺钔ㄓ玫目刂品椒ā４蠖鄶?shù)反饋控制用該方法或其較小的變形來控制。調(diào)節(jié)器及其改進(jìn)型是在工業(yè)過程控制中最常見的控制器（至今在全世界過程控制中用的

27、仍是純調(diào)節(jié)器，若改進(jìn)型包含在內(nèi)則超過）。我們今天所熟知的控制器產(chǎn)生并發(fā)展于年期間。盡管自年以來，許多先進(jìn)控制方法不斷推出，但控制器以其結(jié)構(gòu)簡單，及易于操作等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、輕工和機(jī)械等工業(yè)過程控制中。的發(fā)展的發(fā)展過程，很大程度上是它的參數(shù)整定方法和參數(shù)自適應(yīng)方法的研究過程。自和：提出參數(shù)整定方法起，有許多技術(shù)已經(jīng)被用于控制器的手動和自動整定。根據(jù)發(fā)展階段的劃分，可分為常規(guī)參數(shù)整定方法及智能參數(shù)整定方法：按照被控對象個數(shù)來劃分，可分為單變量參數(shù)整定方法及多變量參數(shù)整定方法，前者包括現(xiàn)有大多數(shù)整定方法，后者是最近研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)：按控制量的組合形式來劃分，可分為線性參數(shù)整定方

28、法及非線性參數(shù)整定方法，前者用于經(jīng)典工調(diào)節(jié)器，后者用于由非線性跟蹤一微分器和非線性組合方式生成的非線性控制器】第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文從目前參數(shù)整定方法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來看，以下幾個方面將是今后一段時間內(nèi)研究和實(shí)踐的重點(diǎn)。對于單入單出被控對象，需要研究針對不穩(wěn)定對象或被控過程存在較大干擾情況下的參數(shù)整定方法，使其在初始化、抗干擾和魯棒性能方面進(jìn)一步增強(qiáng)，使用最少量的過程信息及較簡單的操作就能較好地完成整定。對于多入多出被控對象，需要研究針對具有顯著藕合的多變量過程的多變量參數(shù)整定方法，盡可能減少所需先驗(yàn)信息量，使其易于在線整定。智能控制技術(shù)有待進(jìn)一步研究，將自適應(yīng)和自整定有機(jī)結(jié)合，使其具有

29、自動診斷功能：結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)知識、直覺推理邏輯等專家系統(tǒng)思想和方法對原有控制器設(shè)計思想及整定方法進(jìn)行改進(jìn)：將預(yù)測控制、模糊控制等智能控制和控制相結(jié)合，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)性能。這些都是智能控制發(fā)展的極有前途的方向。模糊控制理論模糊控制的起源模糊控制的誕生是和社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和需要分不開的。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高，所研究的系統(tǒng)也日益復(fù)雜多變。然而由于一系列原因，諸如被控對象或過程的非線性、時變性、多參數(shù)間的強(qiáng)烈藕合、較大的隨機(jī)干擾、過程機(jī)理錯綜復(fù)雜、各種不確定性以及現(xiàn)場測量手段不完善等，難以建立被控對象的數(shù)學(xué)模型。雖然常

30、規(guī)自適應(yīng)控制技術(shù)可以解決一些問題，但范圍是有限的。對于那些難以建立數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜被控對象，采用傳統(tǒng)控制方法，包括基于現(xiàn)代控制理論的控制方法，往往不如一個有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員所進(jìn)行的手動控制效果好。因?yàn)槿四X的重要特點(diǎn)之一就是有能力對模糊事物進(jìn)行識別和判決，看起來似乎不確切的模糊手段常?？梢赃_(dá)到精確的目的【】。在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員雖然不懂被控對象的數(shù)學(xué)模型，但卻能十分有效地對系統(tǒng)執(zhí)行控制。模糊數(shù)學(xué)的創(chuàng)始人，著名的控制論專家扎德教授舉過停車的例子，正如一個汽車司機(jī)，不懂汽車的數(shù)學(xué)模型而能很好的駕駛汽車一樣。這是因?yàn)椴僮魅藛T對系統(tǒng)的控制是建立在直觀的經(jīng)驗(yàn)上的，憑借在實(shí)際中取得的經(jīng)驗(yàn)采

31、取相應(yīng)的決策就可以很好的完成控制工作。人的經(jīng)驗(yàn)是一系列含有語言變量值的條件語句和規(guī)則，而模糊集合理論又能十分恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)具有模糊性的語言變量和條件語句。因此，模糊集合理論用于描述人的經(jīng)驗(yàn)就有著獨(dú)特的優(yōu)勢。可以把人的經(jīng)驗(yàn)用模糊條件語句表示，然后用模糊集合理論對語言變量進(jìn)行量化，再用模糊推理對系統(tǒng)的實(shí)時輸入狀態(tài)進(jìn)行處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制決策。這也就是模糊控制器的工作過程。模糊控制的基本原理模糊控制系統(tǒng)的基本原理可由圖表示：武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁圖模糊控制系統(tǒng)的基本原理框圖其中的核心部分為模糊控制器，由于模糊控制器的控制規(guī)則是根據(jù)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)取得的，所以它的作用就是模仿人工控制。模糊控制器的

32、控制規(guī)律由計算機(jī)的程序?qū)崿F(xiàn)。其功能的實(shí)現(xiàn)是要先把計算機(jī)觀測控制過程得到的精確量轉(zhuǎn)化為模糊輸入信息，按照總結(jié)人的控制經(jīng)驗(yàn)及策略取得的語言控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理和模糊決策，求得輸出控制量的模糊集，再經(jīng)去模糊化處理得到輸出控制的精確量，作用于被控對象。因此，模糊控制器的結(jié)構(gòu)通常是由它的輸入和輸出變量的模糊化、模糊推理算法、模糊合成和模糊判決等部分組成。這樣就確定了模糊控制器（）的基本原理，如圖所示。清模一黼制規(guī)則化際習(xí)糊晰化廣。，圖模糊控制器（）的原理圖由此可見，模糊控制器實(shí)質(zhì)上是反映輸入語言變量與輸出語言變量及語言控制規(guī)則的模糊定量關(guān)系算法結(jié)構(gòu)，一般常用的是二維模糊控制器，即以偏差和偏差變化率作為輸

33、入，工作過程可概括為下述幾個步驟：（）將輸入變量的精確值變?yōu)槟：?；（）根?jù)輸入變量（模糊量）及模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計算控制量（模糊量）；（）上述得到的控制量（模糊量）清晰化計算得到精確的控制量。模糊控制的主要優(yōu)點(diǎn)模糊控制在實(shí)踐應(yīng)用中，具有許多傳統(tǒng)控制無法與之比擬的優(yōu)點(diǎn)，其中主要是剮：（）使用語言方法，可不需要掌握過程的精確數(shù)學(xué)模型。因?yàn)閷?fù)雜的生產(chǎn)過程很難獲得過程的精確數(shù)學(xué)模型，而語言方法卻是一種很方便的近似。（）對于具有一定操作經(jīng)驗(yàn)、但非控制專業(yè)的工作者，模糊控制方法易于掌握。（）操作人員易于通過人的自然語言進(jìn)行人機(jī)界面聯(lián)系，這些模糊條件語句很容易加入到過程的控制環(huán)節(jié)上。（）采

34、用模糊控制，過程的動態(tài)響應(yīng)品質(zhì)優(yōu)于常規(guī)控制，并對過程參數(shù)的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文模糊控制的現(xiàn)狀和發(fā)展方向年，英國倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院教授博士把模糊控制器用于小型蒸汽機(jī)的控制，從而開創(chuàng)了模糊控制的歷史。模糊控制從年到現(xiàn)在，有三十多年的歷史。在這段時間中模糊控制己經(jīng)歷了二個階段，即簡單模糊控制階段和自我完善模糊控制階段引。第一個階段約從年至年，也稱為簡單模糊控制階段。這個階段是以開創(chuàng)模糊控制為起點(diǎn)。這個階段的模糊控制器主要采用（合成）推理法，在推理中采用提出的蘊(yùn)含關(guān)系公式：對控制器的算法都采用脫機(jī)處理的方法，在計算機(jī)系統(tǒng)上把控制器上的推理過程處理成控制表，在實(shí)際中則用控

35、制表去控制。這個階段的模糊控制器的結(jié)構(gòu)不靈活，自適應(yīng)能力和魯棒性有限，控制精度也不高。第二階段中是從年到現(xiàn)在，也稱自完善模糊控制階段。在這個階段中，對模糊控制方法、控制理論都進(jìn)行了大量的探討，模糊控制的水平不斷地完善和提高。這個階段是以和在年提出了語言自組織過程控制器為開始標(biāo)志的。此后，不斷產(chǎn)生了各種參數(shù)自調(diào)整、自組織、自學(xué)習(xí)的模糊控制器，使模糊控制系統(tǒng)的性能得到了很大的提高。在這個階段還出現(xiàn)了硬件化的模糊集成電路組成的模糊控制器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)的模糊控制器等新型結(jié)構(gòu)。模糊控制常規(guī)的二維模糊控制器是以偏差和偏差變化作為輸入變量，因此，一般認(rèn)為這種控制器具有比例和微分控制作用，而缺少積分控制作用

36、，眾所周知，在線性控制理論中，積分控制作用能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但動態(tài)響應(yīng)慢；比例控制作用動態(tài)響應(yīng)快；而比例積分控制作用既能獲得較高的穩(wěn)態(tài)精度，又能具有較快的動態(tài)響應(yīng)。故把（）控制策略引入模糊控制器，構(gòu)成（或）復(fù)合控制，使動靜態(tài)性能都得到很好的改善，即達(dá)到動態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)誤差小。模糊控制和控制結(jié)合的形式有多種們：（）模糊復(fù)合控制：控制策略是：在大偏差范圍內(nèi)，即偏差在某個閉值之外時采用模糊控制，以獲得良好的瞬態(tài)性能：在小偏差范圍內(nèi)，即落到闡值之內(nèi)時轉(zhuǎn)換成（或）控制，以獲得良好的穩(wěn)態(tài)性能。二者的轉(zhuǎn)換闡值由微機(jī)程序根據(jù)事先給定的偏差范圍自動實(shí)現(xiàn)。常用的是模糊控制和控制兩種控制模式相結(jié)合的控制方法稱

37、之為雙?？刂?。（）比例一模糊一工控制當(dāng)偏差大于某個閾值時，用比例控制，以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，加快響應(yīng)過程；當(dāng)偏差減小到閉值以下時，切換轉(zhuǎn)入模糊控制，以提高系統(tǒng)的阻尼性能，減小響應(yīng)過程中的超調(diào)。在該方法中，模糊控制的論域僅是整個論域的一部分，這就相當(dāng)于模糊控制論域被壓縮，等效于語言變量的語言值即分檔數(shù)增加，提高了靈敏度和控制精度。但是模糊控制沒有積分環(huán)節(jié)，必然存在穩(wěn)態(tài)誤差，即可能在平衡點(diǎn)附近出現(xiàn)小振幅的振蕩現(xiàn)武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁象。故在接近穩(wěn)態(tài)點(diǎn)時切換成控制，一般都選在偏差語言變量的語言值為零時，（這時絕對誤差實(shí)際上并不一定為零）切換至控制。（）模糊積分混合控制是將常規(guī)積分控制器和模糊控制

38、器并聯(lián)構(gòu)成的。（）參數(shù)模糊自整定控制控制的關(guān)鍵是確定參數(shù)，該方法是用模糊控制來確定參數(shù)的，也就是根據(jù)系統(tǒng)偏差和偏差變化率，用模糊控制規(guī)則在線對參數(shù)進(jìn)行修改。其實(shí)現(xiàn)思想是先找出各個參數(shù)與偏差和偏差變化率之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測和，在根據(jù)模糊控制原理來對各個參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足在不同和對控制參數(shù)的不同要求，使控制對象具有良好的動、靜態(tài)性能，且計算量小，易于用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。其原理框圖如圖所示：圖參數(shù)模糊自整定控制算法原理圖較常用的是模糊一復(fù)合控制和參數(shù)模糊自整定控制兩種方法。本設(shè)計就選用參數(shù)模糊自整定控制方法。本章小結(jié)本節(jié)對控制和模糊控制的發(fā)展背景及原理模型進(jìn)行了簡單的介紹，并列出了幾

39、種復(fù)合控制方法，然后指出本設(shè)計用到的是其中控制效果比較好的控制方法，也就是參數(shù)模糊自整定控制方法，同時給出了該控制方法的原理模型。這種方法控制的效果為什么很好將在下一章節(jié)仿真中做出解釋。第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章仿真研究仿真工具為了進(jìn)行模糊系統(tǒng)的仿真設(shè)計，國內(nèi)外的學(xué)者都開發(fā)了一些工具。其中一個是的模糊控制工具箱（）模糊控制工具箱是一個不針對具體硬件平臺的模糊控制設(shè)計工具，它可以用完全圖形界面的工作方式設(shè)計整個模糊控制器，如定義它的輸入、輸出變量的數(shù)目，各輸入、輸出變量的隸屬函數(shù)的形狀和數(shù)目，模糊規(guī)則的數(shù)目，模糊推理的方法，反模糊化的方法等等。在設(shè)計好這樣一個純粹的模糊控制器之后，可以利

40、用本身的仿真平臺來構(gòu)建整個模糊控制系統(tǒng)并進(jìn)行仿真。它的優(yōu)勢在于它可以利用軟件本身豐富的資源，來構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的模糊系統(tǒng)，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊系統(tǒng)，遺傳算法模糊系統(tǒng)，模糊系統(tǒng)等等，并對這樣的系統(tǒng)進(jìn)行仿真、分析呦。下面會對這個軟件的使用進(jìn)行詳細(xì)介紹。及其模糊邏輯工具箱和仿真環(huán)境概況（矩陣實(shí)驗(yàn)室）乜是公司的產(chǎn)品，它的首創(chuàng)者博士在數(shù)值分析，特別是在數(shù)值線性代數(shù)領(lǐng)域中很有影響。是以復(fù)數(shù)矩陣作為基本編程單元的一種程序設(shè)計語言，它提供各種矩陣的運(yùn)算和操作，并有很強(qiáng)的繪圖功能。目前，已經(jīng)成為國際上最流行的控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計的軟件工具。由于提供強(qiáng)大的矩陣處理和繪圖功能，很多控制界的知名學(xué)者在自己擅長的領(lǐng)域編寫了特

41、殊的工具箱。其中就有“”，即模糊邏輯工具箱。與模糊邏輯工具箱和仿真環(huán)境的關(guān)系如圖所示啪：環(huán)境圖與模糊邏輯工具箱和的關(guān)系圖武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁模糊邏輯工具箱（即）模糊邏輯工具箱是中用于設(shè)計模糊控制器的工具箱。由上圖可以看出，模糊邏輯工具箱必須在環(huán)境下運(yùn)行，它所創(chuàng)建的模糊控制器可以為其它工具箱所用，也可以用環(huán)境對它進(jìn)行仿真。最后還可以以語言的形式輸出一個獨(dú)立的模糊控制器，嵌入到用戶自己的應(yīng)用程序代碼中去。設(shè)計一個模糊控制器，需要確定以下內(nèi)容：（）模糊控制器的結(jié)構(gòu)即根據(jù)具體的系統(tǒng)確定其輸入、輸出變量。當(dāng)被控對象是個控制精度要求不高的系統(tǒng)，并且只有單個控制量時，則可采用單純的模糊控制器組成系統(tǒng)

42、。這時，控制系統(tǒng)是最簡單的，模糊控制器只考慮偏差作為輸入量。當(dāng)被控對象是一個控制精度要求較高的系統(tǒng)時，則可采用二維模糊控制器、三維模糊控制器，變結(jié)構(gòu)型模糊控制器等復(fù)合型模糊控制器，當(dāng)被控制對象是一個控制要求較高的系統(tǒng)，而且要求對變化有較好的適應(yīng)性時，則可以采用自適應(yīng)模糊控制器。（）輸入、輸出變量的模糊化是要解決在語言變量論域中取模糊量的個數(shù)和確定模糊量的隸屬函數(shù)形狀的問題。（）模糊推理算法的設(shè)計即根據(jù)模糊控制規(guī)則（規(guī)則）進(jìn)行模糊推理。這其中包括了對多個輸入用模糊算子進(jìn)行處理的過程。（）模糊合成算法的設(shè)計模糊合成算法一般都是采用最大值法。（）反模糊化方法的設(shè)計。反模糊化，也就是模糊量的精確化，可

43、以采用很多方法，其中較常用的有效的三種方法是最大隸屬度法，中位數(shù)法和重心法。最大隸屬度法就是在模糊控制器的推理輸出結(jié)果中，取其隸屬度最大的元素作為精確值去執(zhí)行控制，這種方法簡單、方便、容易實(shí)現(xiàn)，但不能反映次要信息。中位數(shù)法就是把模糊合成得到的函數(shù)與坐標(biāo)所圍成的面積分成兩部分，在兩部分相等的條件下，兩部分分界點(diǎn)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)值就是反模糊化后的精確值。重心法也叫力矩法，其實(shí)質(zhì)是加權(quán)平均法，它對模糊推理結(jié)果的所有元素求取重心元素，這個重心元素就作為反模糊化之后得到的精確值。模糊集合的重心元素“的求取公式如下：乙致（互）“上生一（）芝（）百重心法比較全面地反映了各個控制信息。它的缺點(diǎn)是運(yùn)算量較大。不過

44、在實(shí)際的控制過程中，輸出論域的元素一般不會太多，重心法還是較好的反模糊化方法。第頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文模糊邏輯工具箱支持兩種模糊模型的建立，一種是型，另一種是型。這兩種模型的唯一不同之處在于型的輸出變量的隸屬函數(shù)是常數(shù)或是線性的，而型的輸出變量可以采用三角形、鐘形、高斯形等各種各樣的隸屬函數(shù)。本文用的是型。方法的優(yōu)勢在于：（）過程直觀。（）發(fā)展時間長，被設(shè)計者廣為接受。（）很適用于用人類語言表達(dá)的輸入。仿真環(huán)境是的建模和仿真環(huán)境。它乜其中除了包括輸入模塊、輸出模塊、連續(xù)模塊、離散模塊、函數(shù)和表模塊、數(shù)學(xué)模塊、非線性模塊、信號模塊以及子系統(tǒng)模塊外，還包括了各個工具箱特有的模塊，如模糊邏輯工具

45、箱的模糊邏輯控制器模塊。用戶可以利用這些模塊搭建起自己的系統(tǒng)并進(jìn)行仿真，通過更改這些模塊的參數(shù)提高系統(tǒng)的性能，最終得到合乎自己設(shè)計要求的系統(tǒng)。本文的所有仿真都是在中完成的。仿真和優(yōu)選仿真過程是在的環(huán)境中完成的。通過對系統(tǒng)采用不同的控制策略，得出它們各自的仿真結(jié)果，然后進(jìn)行分析比較，找到一個合乎要求的解決方案。雖然仿真環(huán)境不可能與實(shí)際情況完全相同，但它的結(jié)果還是有相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)意義的。由于仿真可以方便、快速、多次地進(jìn)行，從比較中找出較優(yōu)的方案是可行的。溫室溫度控制要求是要達(dá)到所需溫度附近系統(tǒng)響應(yīng)曲線調(diào)節(jié)時間短、無超調(diào)、穩(wěn)態(tài)誤差±內(nèi)的技術(shù)指標(biāo)。本文分別采用控制，模糊控制和參數(shù)模糊自整定控制三種控制方法，通過仿真比較他們的控制性能?？刂茖ο竽Ｐ腿绲谝徽滤觯菏覝乜烧J(rèn)為是一階慣性滯后環(huán)節(jié)，其具體形式第二章計算出為：）：控制以下就是中創(chuàng)建的用算法控制電烤箱溫度的結(jié)構(gòu)圖：武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第頁圖啦制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圈在圖中的