先进控制作业.docx

《先进控制技术》报告书课 题 名：模糊逻辑控制 班 级：自动化131班姓名：张 佳 丽学 号：1312011007指导老师：李俊红时 间：2016年10月20日 一、介绍?模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。1965年，美国的L.A.Zadeh创立了模糊集合论；1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。1974年，英国的E.H.Mamdani首次根据模糊控制语句组成模糊控制器，并将它应用于锅炉和蒸汽机的控制，获得了实验室的成功。这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既有系统化的理论，又有大量的实际应用背景。模糊控制的发展最初在西方遇到了较大的阻力；然而在东方尤其是日本，得到了迅速而广泛的推广应用。近20多年来，模糊控制不论在理论上还是技术上都有了长足的进步，成为自动控制领域一个非常活跃而又硕果累累的分支。其典型应用涉及生产和生活的许多方面，例如在家用电器设备中有模糊洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、照相机和摄录机等；在工业控制领域中有水净化处理、发酵过程、化学反应釜、水泥窑炉等；在专用系统和其它方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、自动扶梯、蒸汽引擎以及机器人的模糊控制。模糊控制是指基于模糊逻辑描述一个过程的控制算法，是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的，基于被控系统的物理特性，模拟人的思维方式和人的控制经验来实现的一种计算机智能控制。模糊控制器主要嵌有操作人员的经验和直觉知识，是模糊语言形式的控制方法，不需要预先知道被控对象结构、参数，不需要建立被控对象的精确数学模型，并能克服非线性因素、大惯性因素的影响，对调节对象的参数变化不敏感，对对象时变及纯滞后有一定的适应性即具有较强的鲁棒性。模糊控制器的设计参数容易选择调整。模糊控制系统如图1-1所示：二、本作业介绍? 1、选定模糊控制器的输入输出变量，并进行量程转换输入语言变量选为实际浓度与给定值之间的偏差（纸浆浓度偏差）e及纸浆浓度偏差变化率ec，输出语言变量选为阀门开度增量u。首先确定e、ec和u的基本论域分别为[-1.2%～1.2]、[-0.6%～0.6%]、[-12～12]，选定e、u的模糊集合的论域为[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0,1,2, 3, 4, 5, 6]，ec的模糊集合的论域为[-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0, 1, 2, 3, 4, 5, 6，7]，2、确定模糊控制器的结构?根据系统输入变量个数可知，应采用采用双输入单输出模糊控制器。（如图2所示）模糊控制器主要包含三个功能环节:用于输入信号处理的模糊量化和模糊化环节，模糊控制算法功能单元，以及用于输出解模糊化的模糊判决环节。3、确定各变量的模糊语言取值及相应的隶属函数，即进行模糊化.模糊化是将模糊控制器输入量的确定值转换为相应模糊语言变量值的过程，此相应语言变量均由对应的隶属度函数来定义。对纸浆浓度偏差e、纸浆浓度偏差变化率ec、阀门开度的增量u进行模糊化，分别用模糊语言变量X、Y、Z进行表示，语言值集合均为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，用英文缩写进行表示分别为：X={NBe,NMe,NSe,ZOe,PSe,PMe,PBe}? Y={?NBec,NMec,NSec,ZOec,PSec,PMec,PBec?}?Z={NBu,NMu,NSu,ZOu,PSu,PMu,PBu?}?模糊化包括两个任务：第一个任务是进行论域变换，过程参数的实际范围称为基本论域，可以通过变换系数（量化因子）实现由基本论域到量化论域的变换；第二个任务是求得输入对应于语言变量的隶属度。取三角形隶属函数，并取为均非均匀间隔。a.任务一：求量化因子e、ec和u的基本论域分别为[-1.2%～1.2%]、[-0.6%～0.6%]和[-12～12]，量化论域分别为[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]，[-6，-5，-4，-3，-2，-1，0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]，[-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]。纸浆浓度偏差e的量化因子Ke=6/0.012=500，纸浆浓度偏差变化率ec的量化因子Kec=6/0.006=1000，通过量化因子即可实现由基本论域到量化论域的变换。? b.任务二：取隶属度函数选用三角形隶属度函数，如图所示：这样对于纸浆浓度偏差e、纸浆浓度偏差变化率e的不同输入值，可以根据对应的隶属度