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基于模糊PID的电阻炉温度控制系统的设计 基于模糊PID的电阻炉温度控制系统的设计

格式:word 上传:2022-06-25 17:08:48

《基于模糊PID的电阻炉温度控制系统的设计》修改意见稿

1、“.....构成二维模糊控制器,输出变量般选择控制量的增量。模糊控制系统中控制量通常是,取其增量为输出量。根据输入输出变量的变化范围,确定它们的量化等级量化因子比例因子。在每个变量的量化论域内定义模糊子集。首先确定模糊子集个数,确定每个模糊子集的语言变量,然后为各语言变量选择合适的隶属度函数。建立模糊控制规则。模糊控制是语言控制,因此用语言归纳专家的手动控制策略,从而建立模糊控制规则表。模糊控制规则实际上是组多重条件语句。模糊推理模糊判决。通过模糊控制规则,得到从误差论域到控制量的模糊关系矩阵,再通过误差的模糊向量和误差变化的模糊向量与模糊关系合成进行模糊推理,得到控制量的模糊向量。采用清晰化方法将模糊控制向量转化为精确量。求模糊控制表。模糊关系模糊推理以及模糊判决的运算可以离线进行,最后得到模糊控制器输入量的量化等级与控制量之间的确定关系。把采样得到的偏差偏差变化再经过模糊化,代入模糊控制规则表,得出新的参数,再经过算法的计算就得出了最后的输出量......”

2、“.....通过仿真分析模糊控制性能,再对比例因子和量化因子进行调整以获得最佳的控制效果。模糊控制器的输入输出变量及其模糊化在工程实际应用中,二维模糊控制器的控制性能和控制复杂性较好,是目前较为广泛采用的种形式。本文也设计个二维模糊控制器,以温度的偏差和偏差的变化作为输入量,其相应的语言变量为和,输出量为控制参数,其相应的语言变量为,输入输出分别采用正态分布函数的隶属度。首先将系统的输入温度以及炉温变化的精确量转化为模糊量,该过程称为模糊化,或称为模糊量化。模糊化的作用是把个精确的输入变量通过定义在其论域上的隶属度函数计算出其属于各模糊集合的隶属度,从而将其转化为个模糊变量。电阻炉模糊控制器输入输出变量的模糊化分为以下几个步骤论域的选择通过分析炉温度变化的特点,选取误差。的基本论域为,设其量化论域为则量化因子。电阻炉炉温度变化速率为的基本论域,取为其量化论域为则量化因子。量化因子的选择的基本论域为,,其量化论域为,,则量化因子。的基本论域为,,其量化论域为,......”

3、“.....的基本论域为其量化论域为则量化因子确定隶属度函数根据温度的控制的特性分别将输入和输出的三角形隶属度函数曲线,进行离散化处理,分别得到温度偏差,偏差变化,的各个模糊集合的隶属度函数表。的隶属度函数表,表中值表示论域中的值对应每个模糊集的隶属度。表,和的隶属度表表的隶属度表表的隶属度表模糊控制器调整规则控制规则的设计是设计模糊控制器的关键,般包括选择描述输入输出变量的词集,根据各模糊变量的模糊子集和现场的专家规则建立模糊控制器的控制规则。变量词集是描述输入和输出变量的词集模糊控制器的控制规则表现为组模糊条件语句,在条件语句中描述输入输出变量状态的些词汇如正大负小等的集合,称为这些变量的词集。选择较多的词汇描述输入输出变量,可以使制定控制规则更加方便,但是控制规则相应变得复杂。选择词汇过少,使得描述变量变得粗糙,导致控制器的性能不佳。般选用大中小三个词汇来描述温度变量的状态,再加上正负两个方向和零状态共有七个词汇,即负大,负中,负小,零,正小......”

4、“.....正大用英文字头缩写为般情况下,选择上述七个词汇比较合适,但也可以多选或少选。选择较多的词汇可以更精确的描述变量,提高控制精度,但会使控制规则变得复杂选择的词汇过少则使变量描述粗糙,导致控制性能变坏。将和其划分为个档次,即增加论域中元素个数可提高控调量较大,纯模糊控制有超调量但是较小,而自适应模糊控制方法可实现调节时间短超调量为零稳态误差为零等非常理想的性能指标。总结与展望本文主要研究了电阻炉温的模糊控制器设计。对比纯控制纯模糊控制自适应模糊控制方法,单纯控制使得超调量比较大,单纯模糊控制使超调量也比较大,只有自适应模糊控制方法能够保证超调量和稳态误差都很小可以几乎不计。模糊控制的核心在于它用具有模糊性的语言条件语句,作为控制规则去执行控制。控制规则往往是由对被控过程十分熟悉的专门人员给出的,所以模糊控制在本质上来说是种专家控制。这种控制的控制规则充分反映了人的智能活动。但它的缺点在于主观性比较大,不能按给定的控制性能指标进行优化设计......”

5、“.....但是并不能充分的发挥模糊控制的优点。今后将研究以下两个方面的内容基于模糊技术的控制系统是离线计算形成模糊控制表的,因而没有在线模糊推理功能,同时系统没有自学习能力,如果能够和神经网络结合可进步提高系统的适应能力。在这方面需要以后进行研究和探讨。模糊控制属于智能控制的部分,如果设计具有强适应性和较高智能的控制系统则需要增加硬件和软件功能。致谢首先我要感谢我的指导导师,本课题是在段老师的悉心指导下完成的。段老师渊博的知识严谨求实的治学态度兢兢业业的工作作风高尚的道德情操和宽以待人的优秀品质给我留下了非常深刻的印象。半年来,段老师在学习生活和工作方面给了我无微不至的关怀。在学术上给了我莫大的启迪和帮助,使我拓展了知识面,更使我在发现问题分析问题方面的能力都有了明显的提高,这切都将使我受益终生,在此向段老师表示我最诚挚的敬意,其次我要特别感谢我的老师们同事们师兄姐弟妹们和学生们给予的大力支持和帮助,在此并向他们表示衷心的感谢......”

6、“.....衷心感谢您们对这篇论文提出的宝贵意见。谢谢您们,参考文献覃强模糊温度控制方案的仿真优选及其实现硕士学位论文北京中国科学院电工研究所,于海生微型计算机控制技术北京清华大学出版社,冯勇现代计算机控制系统哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,鄢景华自动控制原理哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,吴为民,王仁丽温度控制系统的发展概况工业炉杨涛,高伟,黄树红基于的锅炉过热汽温模糊控制系统仿真华中科技大学学报胡泽新,周金荣,黄道多变量非线性自整定控制器控制理论与应用邵红,李川香种基于的温度控制系统自动化仪表孙凯,李元利电阻炉温度控制系统传感器技术旺光阳基于模糊工具箱和的模糊控制系统计算机仿真安徽工业大学学报,雷勇单参数模糊控制器的设计电子技术应用李林静基于单片机的炉温控制系统通用机械李士勇模糊控制神经控制和智能控制论哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,苏金明实用指南北京电子工业出版社,李芳,白晓虎......”

7、“.....韩峻峰,李玉惠模糊控制技术重庆重庆大学出版社,李迎霞,杜尚丰中国温室环境智能控制算法研究进展农业工程学报制精度,但增大了计算量,而且模糊控制效果的改善并不显著。同理,将和的在模糊论域上也划为个档次,从而能够得,,,,以及,,,,。模糊控制器的规则设计模糊控制规则库由系列型的模糊条件句所构成。条件句的前提部分为输入和状态,而结论部分为控制变量。模糊控制规则是基于手动控制策略而建立的,而手动控制策略又是人们通过学习试验以及长期经验积累逐渐形成的,存储在操作者或专家中的种技术知识集合。模糊控制规则的生成大致有以下四种方法,即根据专家经验或过程控制知识生成模糊规则根据过程模糊型生成控制规则根据对手工控制操作的系统观察和测量生成控制规则④根据学习算法生成控制规则。参数模糊自整定是找出三个参数与电阻炉温度偏差和温度偏差变化之间的模糊关系,在运行中通过不断检测温度偏差和计算偏差的变化,根据模糊控制原理来对个参数进行在线修改......”

8、“.....从而使被控对象有良好的动静态性能。从系统温度控制的稳定性响应速度超调量和稳态精度等各方面来考虑,的作用如下比例系数的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,甚至会导致系统不稳定。取值过小,则会降低调节精度,使响应速度缓慢,从而延长调节时间,使系统静态动态特性变坏。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。微分作用系统的作用是改善系统温度相应的动态特性,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。由以往的经验和温度控制的特殊性得知控制参数调整有如下的规律当温度偏差较大时,为了加快温度控制的响应速度......”

9、“.....导致超调的发生,应取较小的,同时为了防止系统响应出现较大的超调,产生积分饱和,对积分作用加以限制,通常取即去掉积分作用。当温度偏差和偏差变化处于中等大小时,为使系统响应具有较小的超调,应取得小些,和取值要适当,这时的取值对系统响应的影响较大。当较小即接近于设定值时,为使系统有良好的稳态性能,和均取大些。同时为了避免系统在设定值附近出现振荡,并考虑系统的抗干扰性能,般是当较小时,可大些当较大时,取小些。④偏差变化量的物理意义是表明温度偏差变化的快慢速率,值越大,的取值越小,取值越大。根据以上已有的调节规律,结合本设计中实际电阻炉温度对象的控制特点,分别建立了如下针对三个参数整定的控制规则表表模糊变量的模糊规则表表模糊变量的模糊规则表表模糊变量的模糊规则表查询模糊控制表得到三个控制参数的修正量即,和,则参数按下式计算。上式中是控制器的原始值......”

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