计算机控制技术与应用第2版刘国荣梁景凯第04章课件教学.pptVIP

● 模糊逻辑控制器的基本结构 输出 在采样时刻K，误差和误差的变化定义为 ● 模糊控制系统的设计 1. 模糊化的策略 ▲ 采用单点模糊化 ▲ 选择合适的模糊函数 2. 知识库 ▲ 数据库：存放所有输入输出语言变量的全部模糊集合的隶属度矢量值。 ▲ 规则库：存放全部的模糊控制规则，在推理时为推理 机提供控制规则。 3. 推理机 ▲ 进行模糊推理，它根据输入模糊量和知识库进行模糊 推理，获得模糊控制量。 4. 清晰化 ▲ 最大隶属度法。取隶属度最大的控制量作为控制量的精确值。 例如，当得到的模糊控制量为 由于论域中元素5 的隶属度最大，所以取控制量为 ▲ 加权平均法。 例如， 即， 则， ● 模糊控制器设计实例 问题的提出:金属钨的熔点大于3000℃，目前尚不能采用通常的冶炼方法，而只能采用粉末冶金法来处理。九管还原炉就是用来对氧化钨粉末还原去氧的冶炼装置。考虑到九管还原炉的精确数学模型较难建立且手动控温时误差波动很大，往往大于15℃以上，影响钨粉冶炼质量。因此决定采用模糊控制方案。 九管还原炉结构如图所示: 1. 输入、输出变量的模糊化 输入语言变量:实际温度 与温度给定值 之间的误差 及其变化率 输出语言变量： 可控硅导通角的变化量 语言变量E赋值如表所示 语言变量EC赋值如表所示 语言变量U赋值如表所示 2. 建立模糊控制规则库 基于操作者手动控制策略的总结，得出一组由52条模糊条件语句构成的控制规则，将这些模糊条件语句加以归纳，可以建立反映九管还原炉温控系统控制规则的模糊控制规则表，如表所示 表中有×号的空格代表不可能出现的情况，称为死区。 控制规则表的一般形式为if E=A and EC=B then U=C。 3. 模糊推理与清晰化处理 对 和 取不同的值，基于推理合成规则，可得输出模糊控制矢量 。 采用最大隶属度法进行清晰化处理，隶属度最大的即为输出，将它们整理成模糊控制表，如下表所示，该表称为模糊控制查询表 前馈控制算法 实现完全补偿的前馈控制为： 若: 前馈控制器为: 对应的微分方程为: 离散化: 整理得: 前馈控制应用的场合 系统中存在幅度大、频率高且可测的干扰，该干扰对被控参数影响显著，反馈控制难以克服，而工艺上对被控参数又要求十分严格，这时可引入前馈控制来改善系统的质量。 当主要干扰无法用串级控制使其包围在副回路内时，采用前馈控制将会比串级控制获得更好的效果。 当对象干扰通道和控制通道的时间常数相差不大时，引入前馈控制可以很好地改善系统的控制质量。 §4-4 史密斯（Smith）预估控制 有纯滞后的单回路反馈控制系统为: 带有Smith预估器的系统框图为: 为了完全补偿对象的纯滞后,则要求: 可得Smith预估补偿器的传递函数: 实际大纯滞后Smith预估控制系统结构框图: 框内为Smith预估器,它与 一起构成纯滞后补偿的控制器,对应的传递函数为 总个系统的闭环传递函数为: 等效框图一: 等效框图二: Smith预估控制算法 令 (取整数),则数字Smith预估器的输出为 设对象模型为一阶惯性环节加纯滞后 则 离散化处理得 整理得 信号形成示意图 数字Smith预估控制系统 史密斯预估器计算机控制系统计算顺序为 ? 计算反馈回路的偏差 ? 计算中间变量 ? 求取 ? 计算Smith预估器的输出 ? 计算PID控制器的输入 ? 进行PID运算,计算PID控制器输出 设系统中对象的传递函数为 ,仿真结果如图所示 (a) 无Smith预估补偿 (b)有Smith预估补偿 §4-5 比值控制 单闭环比值控制系统 双闭环比值控制系统 变比值控制系统 主动量和从动量的选择 在主流量Q1不可控而流量Q2可控的情况下,用Q1作主控量, Q2作从动量; 在对流量Q1和Q2同时进行控制,即采用双闭环比值控制结构时 如果Q1可能供应不足，而Q2的供应不成问题,那么用Q1 作主动量，即使它失控，流量比仍可维持； 如果Q1和Q2流量都有可能供应不足而失控时，则从安全角度来考虑确定哪一个作为主动量，即哪种情况下必须保持比值一定，就选哪一个作为主动量。 §4-6 模糊控制 模糊概念 天气冷热 雨的大小 风的强弱 人的胖瘦 年龄大小 个子高低 常用术语 1 模糊集合 ① 模糊集合和隶属函数 精确集合（非此即彼）： A={X|X6} 精确集合的隶属函数： 模糊集合： 如果