《微型计算机控制技术》于海生第4章教程讲解.ppt

7.模糊控制的特点 模糊控制理论是控制领域中非常有发展前途的一个分支，这是由于模糊控制具行许多传统控制制无法比拟的优点，主要优点如下： 不需要精确数学模型 容易学习 使用方便 适应性强 控制程序简短 速度快 开发方便 可靠性高 性能优良 8.模糊控制的应用 近年来，模糊控制得到了广泛的应用。下面简单介绍一些模糊控制的应用领域： 1)航天航空：模糊控制现在已应用于各种导航系统中。 2)工业过程控制：工业过程控制的需要是控制性术发展的主要动力。 3)家用电器: 全自动洗衣机、电饭煲、空调等。 4)汽车和交通运输：防抱死刹车系统，基于模糊控制的无级变速器，模糊发动机控制和自动驾驶控制系统等。 5)其控制场合： 电梯控制器、工业机器人、核反应控制、医疗仪器等。除控制应用以外，还应用于图像识别、计算机图像处理、金融和其他专家系统中。 9.模糊控制的现状与发展 (1)现状 模糊集合的引入将人的判断、思维过程用比较简单的数学形式直接表达出来，从而使对复杂系统做出合乎实际的、符合人类思维方式的处理成为可能，为最初模糊控制器的形成奠定了基础。 1974年，英国的Mamdam使用模糊控制语言构成的控制器来控制锅炉蒸汽机，取得了良好的效果，他的试验和研究标志着模糊控制的诞生； 模糊拌制不仅适用于小规模线性单变量系统，而且逐渐向大规模、非线性复杂系统扩展。从现有的控制系统来看，它具有易于掌握、输出量连续、可靠性高、能发挥熟练专家操作的良好控制效果等优点； 近年来，对于经典模糊控制系统稳态性能的改善，模糊集成控制、模糊自适应控制、专家模糊控制与多变量模糊控制的研究，特别是对复杂系统的自学习与参数(或规则）自调整模糊系统方向的研究，受到各国学者的重视。人们将神经网络和模糊控制技术相结合，形成了一种模糊神经网络技术，它可以组成一组更接近于人脑的智能信息处理系统，其发展前景十分广阔。 （2）发展 模糊控制器采用与人脑思维方法相似的控制原理，因此它具有很人的灸活性，可以根据实际控制对象的不同，修改基本的模糊控制器，从而实现对不同对象的模糊控制。 虽然经典模糊控制理论已在许多工程应用上获得了成功，但目前它仍处于发展过程的初级阶段，还存在大量需要解决的问题。 ①建立一套系统的模糊控制理论。模糊控制联论研究还期待着坚实的、系统的和奠基性的内容，用以解决模糊控制的机理、稳定性分析，系统化设计方法，新型自适应模糊控制系统、专家模糊控制系统、神经模糊控制系统和多变量模糊控制系统的分析与设计等一系列问题。 ②模糊集成控制系统设计方法的研究。随着被控对象的门益复杂，忙往需要两种或多种控制策略的集成，通过动态控制特性亡的互补来获得满意的控制效果。现代控制理论、神经 ③网络理论与模糊控制的相互结合、渗透，可构成所谓的模糊集成控制系统。为其建方一套完咎的分析与设计力池也是模糊控制理论研究的一个重要方向。 ④自学习模糊控制策略和智能化系统的实现，模糊控制在非线性复杂系统中的模糊建模，以及模糊规则的建立和推理算法的深入研究。 ⑤常规模糊控制系统稳态性能的改善。 ⑥把已经取得的研究成果应蝴到工程过程中，尽快把其转化为生产力。因此，需加快实施简学实用的模糊集成芯片和模糊控制装置，以及通用模糊控制系统的开发与报J”应用。 综上所述，模糊控制在工业中的应用是一个相对迅速发展的领域。随着模糊控制理论的不断发展和应用．模糊控制技术将为工业过程控制开辟新的应用途径，而且前景十分光明。 本章节课程到此结束！ 举例分析：在锅炉的水位控制系统中，锅炉汽包水位控制系统的控制目标是：保持给水流量D和蒸气流量G平衡，以控制水位H为设定值H0。 锅炉的给水流量D和蒸汽流量G(表征系统负荷)的变化是引起汽包水位H变化的主要扰动。为了控制锅炉水位H，采用了前馈—串级反馈控制结构，以前馈控制蒸汽流量G，以串级控制的内控制回路控制给水流量D，水位H作为系统的最终输出量，以串级控制的外控制回路进行闭环控制。 由于整个控制系统要求控制蒸汽流量G、给水流量D、以及锅炉水位H三个现场信号，故又称为三冲量给水控制系统。 锅炉汽包水位控制系统框图 Gg(s)为蒸汽流量水位通道的传递函数；Go(s)为给水流量水位通道的传递函数；Gd(s)为给水流量反馈通道的传递函数；Gc(s)为蒸汽流量前馈补偿环节传递函数；Gp2(s)为副控制器(给水控制器)传递函数；Gp1(s)为主控制器(水位控制器)传递函数；Kg,Kd,Kh分别是蒸汽流量、给水流量、锅炉水位等测量装置的传递函数；Ku为执行机构的传递函数。 4.6.3 数字前馈-反馈控制算法 T为采样周期；Dn(z)为前馈控制器； D(z)为反馈控制器；H(s)为零阶保持 Dn(z)、D