05-第五章模糊控制技术2014研究报告.ppt

* 张秦艳 * N的隶属函数分布  3)总结专家控制规则及其蕴涵的模糊关系。 * 张秦艳 * 4)根据规则表蕴涵的模糊关系，经过模糊推理和清晰化操作，可以总结出相应的模糊参数调整查询表。 * 张秦艳 * * 张秦艳 * 参数自调整步骤可描述如下: 1)以原始的Ke和Kec对e和ec进行量化得到E、EC。 2)由E, EC查模糊参数调整查询表得出调整倍数N。 3)令Ke’=KeN, Kec’=Kec N， Ku’=Ku/N。 4)用调整后的Ke’ , Kec’对e和ec重新量化。 5)用重新量化的E, EC查模糊控制表，得出控制量U。 6)用比例因子Ku’乘以U获得控制量输出u。 * 张秦艳 * （2）规则自校正模糊控制器 模糊控制要有更好的效果，其前提必须具有较完善与合理的控制规则，但控制规则和查询表都是在人工经验的基础上设计出来的，因而难免带有主观因素，使控制规则往往在某种程度上显得精度不高或不完善，并且当对象的动态特性发生变化或受到随机干扰的影响时，都会影响到模糊控制的效果。 因此需要对控制规则和查询表不断及时地进行修正。 * 张秦艳 * 有自调整因子的规则自校正模糊控制器 对于一个二维模糊控制器，当输入变量偏差E 、偏差变化EC和输出控制量U的论域等级划分相同时，则其控制查询表可以近似归纳为 由上式所描述的模糊控制器的控制规则关系是固定的，不可调整的。 * 张秦艳 * 为了使控制规则可根据情况的变化在线调整，在上式的基础上引入一个调整因子，则可得到一种带有调整因子的控制规则： * 张秦艳 * 对二维模糊控制系统来说，当误差较大时，控制系统的主要任务是消除误差，加快响应速度，这时对误差的加权应该大些; 相反，当误差较小时，此时系统接近稳态，控制系统的主要任务是使系统尽快稳定，减小系统超调，这就要求在控制规则中误差变化起的作用大些，即对误差变化的加权大些。 因此，在不同的误差范围时，可以通过调整加权因子α来实现控制规则的自调整。 * 张秦艳 * α值的调整方法通常有: (1)分段法 (2)函数法 (3)模糊推理法 * 张秦艳 * (1)分段法 将误差的取值范围划分为几段，每一段对应一个调整因子α, α的取值随误差的增大而增大。 * 张秦艳 * (2)函数法 通常控制的目标是输出y(t)与给定r相等，即e=r-y(t)=0，因此，提出模糊目标G是 G :“使误差e靠近于0附近” 其隶属函数为 选择修正系数α为 * 张秦艳 * * 张秦艳 * (3)模糊推理法 模糊控制器1采用带有调整因子的控制规则； 模糊控制器2仍然采用常规的模糊推理方法，先离线制定查询表，再放入在线运行。模糊控制器2用来完成对α的调整。 * 张秦艳 * 4.变结构模糊控制 * 张秦艳 * 5.7 模糊控制与PID控制的关系 PID控制器 * 张秦艳 * 模糊控制器的解析结构 图4-17 模糊控制器原理 * 张秦艳 * * 张秦艳 * 图4-18 E和EC的隶属度函数 * 张秦艳 * * 张秦艳 * * 张秦艳 * 该模糊控制器为变参数的非线性PI控制器，并且模糊控制器的量化因子Ke和Kec分别与PI控制器的相应参数成正比，同时其比例参数与误差变化的语义值相关，而积分参数与误差的语义值相关。 可以利用PID 控制器参数的整定方法对模糊控制器的参数进行设计。 * 张秦艳 * * * 张秦艳 5.模糊控制器的算法程序 * * 张秦艳 第二步：判断采样时间到否，若时间已到，则转第三步，否则转第二步。 第三步：启动A／D转换，进行数据采集和数字滤波等。 第四步：计算e和ec，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。 5.5 双入单出模糊控制器设计 * * 张秦艳 模糊化 * * 张秦艳 采用就近取整原则，得E的论域为 X= {-6, -5, -4, -3, -2, - 1, -0, +0, + 1, +2, +3, +4, +5, +6} 而误差的语言变量在论域X中有8个语言取值，即 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 含义：正大 正中 小 正零 负零 负小 负中 负大 符号： PB PM PS PO NO NS NM NS * * 张秦艳 EC的论域为Y = {-6, -5, -4, -3, -2, -1,0, +1, +2, +3, +4, +5, +6} 误差的变化的语言变量在论域Y中有七个语言取值，即 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B