一类带有自调整因子的模糊控制器的研究

论文字数:29563,页数:60

1  绪论
1.1 简述研究意义
 近年来，模糊控制技术已成为一门新生的应用科学。它是以模糊数学为基础发展起来的一种新的控制技术，它采用由模糊数学语言描述的控制律(控制规则)来操纵系统工作的控制方式。按照模糊控制律组成的控制装置称为模糊控制器。在实际工程中，许多系统和过程都十分复杂，难以建立确切的数学模型和设计出通常意义下的控制器，只能由熟练操作者凭借经验以手动方式控制，其控制规则常常以模糊的形式体现在控制人员的经验中，很难用传统的数学语言来描述。模糊集理论的创始人 L.A.扎德继 1965 年提出模糊集概念后，又在1968～1973年期间先后提出语言变量、模糊条件语句和模糊算法等概念和方法，使得某些以往只能用自然语言的条件语句形式描述的手动控制规则可采用模糊条件语句形式来描述，从而使这些规则成为在计算机上可以实现的算法。1974年 E.H.曼达尼和 S.阿西里安成功地把这种想法应用于小型汽轮机的控制，开拓了模糊控制的方向。此后，模糊控制方法迅速得到推广，被应用于热交换器、水泥窑、交通管理等许多领域。[6]
 模糊控制具有的突出特点：
 (1)模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。
     (2)由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。
     (3)基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。

目录
目录 1
1  绪论 2
1.1 简述研究意义 2
1.2 基本模糊控制器的结构 3
1.3 设计思想 4
1.4 论文的主要工作及其意义 4
2模糊控制基本理论 5
2.1模糊集合理论 5
2.1.1 模糊集合的概念 5
2.1.2如何确定隶属度函数 6
2.1.3 两种常用的隶属度函数 7
2.1.4 模糊关系和模糊矩阵 7
2.2 模糊语言与语言变量 8
2.2.1自然语言的模糊性 8
2.2.2语言变量和语言值 9
2.3模糊推理 10
2.3.1模糊推理的基本概念 10
2.3.2模糊控制中几种常见的模糊推理类型 11
3  模糊控制器的设计 12
3.1模糊控制系统的工作原理 12
3.1.1概述 12
3.1.2模糊控制系统原理 14
3.2基本模糊控制器的设计 15
3.2.1 模糊控制器的结构 16
3.2.2基本模糊控制器的设计步骤 18
3.2.3 清晰量的模糊化 18
3.2.4 模糊控制表合成 21
3.2.5模糊量的清晰化 22
3.3带有自调整因子的模糊控制器的设计 25
3.3.1 自调整因子的建立 25
3.3.2 带有自调整因子的模糊控制器的设计原则 25
3.3.3带有自调整因子的模糊控制器的结构 25
4 系统仿真 27
4.1MATLAB简介 27
4.2基本模糊控制器在Matlab下的实现 28
4.2.1建立FIS的主框架 28
4.2.2编辑控制规则 33
4.2.3观察控制规则 35
4.2.4观察控制曲面 35
4.3 带有自调整因子的模糊控制器在Matlab下的实现 37
4.3.1由模糊推理建立自调整因子 37
4.3.2控制规则编辑 38
4.3.3观察控制规则 40
4.3.4观察控制曲面 41
5  仿真结果分析 43
5.1基本模糊控制器系统仿真结果输出 43
5.2带有自调整因子的模糊控制器系统仿真结果输出 44
5.3 结论分析 46
致  谢 47
参考文献 48