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模糊控制器设计 模糊控制器设计

格式:word 上传:2022-06-25 07:30:53

《模糊控制器设计》修改意见稿

1、“.....若论域为连续域,则为隶属度函数。对于以上例子,须将表 中内容存放于数据库,在规则推理的模糊关系方程求解过程中,向推 理机提供数据。 规则库用来存放全部模糊控制规则,在推理时为推理机提 供控制规则。 模糊控制器的规则是基于专家知识或手动操作熟练人员长期积累 的经验,它是按人的直觉推理的种语言表示形式。模糊规则通常由 系列的关系词连接而成,如等,关系 词必须经过翻译才能将模糊规则数值化。例如,温度模糊控制器, 系统输入变量为温度的偏差和温度偏差的变化率,输出量为温度 控制信号,它们对应的语言变量分别为,和,可给出如下模 糊规则 正大正大负大 第条模糊规则含义是若温度偏高,且温度上升较快,则调节温 度控制信号使温度迅速下降。 负大负大正大 第二条模糊规则含义是若温度偏低......”

2、“.....则调节温 度控制信号使温度迅速上升。 推理机 推理机在模糊控制器中的功能是根据输入的模糊量和知识库数 据 模糊控制器设计 模糊控制是以模糊集合论模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础 的种计算机数字控制。从线性控制与非线性控制的角度分类,模糊 控制是种非线性控制。从控制器的智能性看,模糊控制属于智能控 制的范畴,而且它已成为目前实现智能控制的种重要而又有效的形 式。 模糊控制的基本思想 在自动控制技术产生之前,人们在生产过程中只能采用手动控制 方式。 手动控制过程首先是通过观测被控对象的输出,其次是根据观测 结果做出决策,然后手动调整输入量,操作工人就是这样不断地完成 从观测决策到调整,实现对生产过程的手动调整输入量,操作工人 就是这样不断地完成从观测决策到调整,实现对生产过程的手动控 制......”

3、“..... 后来,由于科学技术的进步,人们逐渐采用各种测量装置如传 感器代替人眼,完成对被控制量的观测任务利用各种控制器如 调节器取代人脑的作用,实现比较综合被控制量与给定量之 间的偏差,控制器所给出的输出信号相当于手动控制过程中人脑的决 策使用各种执行机构如电动机对被控对象施加种控制作用, 这就起到了手动控制中手的调整作用。 上述由测量装置控制器被控对象及执行机构组成的自动测控 系统,就是人们所熟知的常规负反馈控制系统。 常规控制首先要建立精确数学模型,但是对些复杂的工业过程, 建立。模糊控制器是模糊控制系统的核心。个模糊系统性能的优 劣,主要取决于模糊控制器的结构所采用的模糊规则合成推理算 法以及模糊决策的方法等因素。 模糊控制器的组成及各部分工作原理 模糊控制器主要包括输入量模糊化接口知识库推理机输出 清晰化接口四个部分......”

4、“..... 模糊控制 器 执行机构被控对 象 变送器 图 模糊化接口 模糊控制器的输入变量通常为偏差和偏差的变化率的实际变 化范围叫做这些变量的基本论域,显然基本论域内的量为精确量,当 计算机实现模糊控制算法进行模糊控制时,每次采样得到的被控制量 需经计算机计算,以便得到模糊控制器的输入变量。为了进行模糊化 处理,必须将输入变量从基本论域转换到相应的模糊集论域。 设输入变量的基本论域为输入变量的模糊集论域为, 即可以给出精确量模糊化的量化因子 把输入变量乘以量化因子,就能实现输入变量从基本论域到模糊 集论域的转换。 通常,习惯上把输入变量的模糊集论域设定为, 把在这区间的连续量模糊化为档 正大多数取附近 正中多数取附近 正小多数取附近 零多数取附近 负小多数取附近 负中多数取附近 负大多数取附近......”

5、“.....如表所示。 表中的数表示,之间个元素在对应模糊集中的隶属度。 当然,这只是个示意性表,目的在于说明从精确量向模糊量的转换 过程,实际的模糊集要根精确的数学模型是非常困难的,或者是根本不可能的。于是常规 控制技术在这里就遇到了不可逾越的障碍。但是,熟练的技术操作人 员,通过感官系统进行现场观察,再根据自己的经验就能很容易地实 现这类控制过程,于是就产生了个问题,能否把人的操作经验总结 为若干条控制规则,并设计个装置去执行这些规则,从而对系统进 行有效的控制呢答案是肯定的。这种装置就是模糊控制器。 与传统的控制相比,模糊控制有其明显的优越性。 由于模糊控制实质上是用计算机去执行操作人员的控制策略,因 而可以避开复杂的数学模型。 对于非线性,大滞后及带有随机干扰的复杂工业对象,由于数学 模型难以建立,因而传统的控制也就失效,而对这样的系统......”

6、“.....却没有多大困难。 实践结果表明,在两种系统均调到最佳状态下,当工作条件大幅度变化时,经典的控制难以进行调整,而模糊控制对过程参数改 变不灵敏,在所有工作所有工作点上都能做到较稳定的控制,这说明 模糊控制本质上是非线性的,并且对于对象的参数变化适应性强,即 所谓的鲁棒性较好。 模糊控制系统的组成 模糊控制属于计算机数字控制的种形式,通常由个部分组成, 其系统框图如图所示。 图 模糊控制器 实际上是台机或单片机及其相应软件。 输入输出接口 模糊控制器通过输入接口获取信号,并经输出接口转变为模拟信 号去控制被控对象。 执行机构 主要包括电动和气动调节装置,如伺服电机气动调节阀等。 被控对象 可以是缺乏精确数学模型的对象,也可以是有较精确数学模型的 对象。 变送器 由传感器和信号调理电路组成,传感器是将被控对象转换为电信 号的装置......”

7、“..... 模糊控制系统与通常的计算机控制系统的主要区别是采用了模糊 控制控制器输入变量的量化因子和输出控制量的比例因子也是非 常重要的。实验结果表明,量化因子和比例因子的不同大小设定,对 模糊控制器的控制性能影响很大。 合理地确定量化因子和比例因子要考虑所采用的计算机的字长, 还要考虑计算机输入输出接口中和转换的精度及范围。 量化因子和的大小对控制系统的动态性能影响很大。选 得较大时,系统的超调也较大,过渡过程就越长。越小,则系统变 化越慢。选择较大时,系统超调量减小,但系统的响应速度变慢。选择较小时,系统的响应速度变快,但超调增大。对超调的遏制 作用十分明显。 此外,输出比例因子的大小也影响着模糊控制系统的特性。 选择过小会使系统动态响应过程变长,而选择过大会导致系统 振荡。输出比例因子作为模糊控制器的增益......”

8、“..... 应该指出,量化因子和比例因子的选择并不是唯的,可能有几 组不同的值,都能获得较好的响应特性。对于比较复杂的被控过程, 有时采用组固定的量化因子和比例因子难以收到预期的控制效果, 可以在控制过程中采用改变量化因子和比例因子的方法来调整个控制 过程中不同阶段上的控制特性,以便对复杂过程控制收到良好的控制 效果。这种形式的控制器称为自调整比例因子模糊控制器。 关于基本论域的选择,由于事先对被控对象缺乏了解,所以误差 及误差变化率的基本论域只能做初步选择,待系统调整时再进步确 定。 编写模糊控制器的算法程序 计算机离线计算查询表程序 程序属于模糊矩阵运算。查询表的建立方法是 根据采样得到的误差误差变化率,可计算出相应的控制量 变化,对所有,中元素 的所有组合全部计算出相应的控制量变化值......”

9、“..... 般将这个矩阵制成表,称为查询表,也称为控制表。 将其存于计算机内存中,供计算机在线控制时使用。 计算机在线实时控制程序 该程序在模糊控制过程中完成在线计算输入变量误差误差变 化率,并将它们模糊化处理,查找查询表后再作输出处理。具体步骤 如下 设置输入输出变量及控制量的基本论域,预置量化因子比 例因子和采样周期。 判断采样时间到否,若时间己到,则转向第步,否则等待。 启动转换,进行数据采集。 ④计算误差和误差的变化率并判断它们是否已超过上下限值, 若已超过,则将其设定为上下限值。 按给定的量化因子将误差和误差变化率模糊化,并由此查询存 放在计算机内存中的控制表。 得到控制量的精确值后,乘上给定的比例因子,若已超过上 下限值,则设置为上下限值......”

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