模糊系统及模糊控制四.pptVIP

* 第五讲 模糊控制的基本原理和方法 ● 模糊逻辑控制器的基本结构 ● 模糊控制系统的设计 ● PID 控制器模糊增益调节 ● 模糊系统的稳定性分析 ● 模糊逻辑控制器的基本结构 输出 设定值 ▲模糊化部件 ▲知识库 ▲决策逻辑—模糊控制系统的核心 ▲去模糊化部件 模糊控制中，模糊系统行为按专家知识，以语言规则描述： 多输入多输出（MIMO）转化为多输入单输出（MISO）。 一般规则表示如下： ● 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 ☆ 考虑噪声的概率密度函数。使 ☆ 对应于输入测量（确定的）的范围，语言变量域中应取多少元素，即xi 中，i 取何值？一般5~30。 ☆ 模糊变量术语集合的数目选取。在细分和粗分之间进行折中。一般为2~10。 2. 模糊规则的合理调整 按照系统的动态行为可以合理地选择和确定模糊规则： a b c d e f g h i j k l m i ii iii iv v vi vii viii ix x x i xii 8 根据e和△e的方向和大小，选择控制量的增量△u的大小和方向。 有四种情况： 有交叉点和峰、谷点。 控制元规则： 1。如果e和△e二者都为零，△u=0, 保持现状。 2。如果e以满意的速率趋向零， △u=0, 保持现状。 3。如果e不是自校正， △u不为零，取决于e和△e的符号和大小。 ●对交叉点， △u符号和△e符号一样。 ●对峰、谷点，△u符号和e符号一样。 6 ● ● ● ● 根据以上规则，我们可以选择和设计模糊控制器 的规则表 6 设置点 ZE ZE ZE 13 i PS PS ZE 12 h PM PM ZE 11 d PB PB ZE 10 k NS ZE ZE 9 g NM ZE NS 8 c NB ZE NB 7 j NS NS ZE 6 f NM NM ZE 5 b NB NB ZE 4 i PS ZE PS 3 e PM ZE PM 2 a PB ZE PB 1 参 考 点 △u △e e 规则号 关于语言相平面方法调整规则 调节K1 ,K2 ,K3 可以修正规则。 什么叫语言相平面？ 按误差e(E) 和误差变化△e(△E)语言值和相应的规则，构成语言 相平面E ×△E, 什么叫语言轨迹？ 在相平面中，隶属函数为最大的点的连线， 改变K1 ,K2 ,K3 改变相应语言轨迹，就可调节系统的动态行为（品质）。 13 13 E E △E △E △E 举例： K3是由K1 ,K2 决定的，增加模糊输出语言值，就应增加K3。 E E 举例：一阶系统的调节。 PB PM PM PS ZE ZE ZE PB PM PM PS ZE ZE ZE PB PS PS ZE ZE ZE NS PM PS PS ZE NS NS NM PS ZE ZE ZE NS NS NB ZE ZE ZE NS NM NM NB ZE ZE ZE NS NM NM NB △E E △E E 上升时间慢，超调量大。 11 PB PM PM PS ZE ZE ZE PB PM PB PM ZE ZE ZE PB PM PS ZE ZE ZE NM PM PM PS ZE NS NM NB PM ZE ZE ZE NS NM NB ZE ZE ZE NM NM NM NB ZE ZE ZE NS NM NM NB E △E △E E 少了一个NS减少超调。PM与前图相同。 △E △E E E 3 . 模糊规则的完整性、一致性和交换性 ●对过程的每一状态，都能推导出一个合适的控制规则， ——控制规则的完整性。 ● 子集的并，应该以一定程度?覆盖有关论域——控制 规则的? 完整性。 ? 0.5. ● 规则之间不存在矛盾. ● PID 控制器模糊增益调节 模糊控制器应用的模式 ●模糊PID调节器 ● 模糊系统的稳定性分析 Ri: 这是Takagi—Sugeno一阶模型。改写为： 为了分析模糊系统的稳定性，把常用的一阶模糊系统改写： Ri: 进一步，写成矩阵形式： x(k+1)= Ai x(k) *