模糊控制理論綜述

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1、模糊控制理論綜述總職教與成教模糊控制理論綜述南通職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系楚焱芳張瑞華f摘要】模糊控制是近代控制理論屮一種基于語言規(guī)則與模糊推理的高級(jí)控制策略和新穎技術(shù).本文介紹了模糊控制理論的概念，發(fā)展概況，應(yīng)用特點(diǎn);總結(jié)了各種模糊控制系統(tǒng)以及它的典型應(yīng)用;指出模糊控制的不足.［關(guān)鍵同］模糊控制理論模糊控制系統(tǒng)發(fā)展概況工業(yè)工程應(yīng)用O前言模糊控制是近代控制理論中一種新興的控制手段，它是模糊系統(tǒng)理論和模糊技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是基于語言規(guī)則與模糊推理的高級(jí)控制策略和新穎技術(shù).對(duì)那些時(shí)變的非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)無法

2、獲得精確的數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，利用具行智能的模糊控制器能給出有效的控制.因此模糊控制在近年來得到了迅速的發(fā)展.1模糊控制簡(jiǎn)介1.1模糊控制的概念模糊邏輯控制(FuzzyIJO出Control)簡(jiǎn)稱模糊控制(FuzzyCont?)，是指在控制方法上應(yīng)用模糊集合論，模糊語言變量和模糊邏輯推理，通過模擬人腦思維，對(duì)一些無法建立數(shù)學(xué)模型的過程進(jìn)行控制的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù).模糊控制所追求的目標(biāo)與其它的實(shí)用性理論一樣，都是為解決各種實(shí)際問題提供更加有效的思路與方法.模糊控制的基本思想就是在控制方法上應(yīng)用模糊集合理論，把人的

3、控制策略的ft然語言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠接受的算法語言所描述的控制算法，通過模擬人的思維方式對(duì)一些無法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象進(jìn)行有效的控制.1.2模糊控制理論的發(fā)展概況時(shí)間事件備注1965年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)控制論專家20世紀(jì)L.A.zadeh教授首次提出用”隸屬函數(shù)’’的標(biāo)志著模糊控60年代概念來定量描述事物模糊性的模糊集合制論的誕生理論.1974年，英國(guó)的E.H.Mafndaflj成功地將模糊控制應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)控制；20世紀(jì)1976年，荷蘭學(xué)者w.J.M.Kicke?利用模糊表明了模糊控控制器解決了含有非

4、線性,時(shí)滯性的熱交70年代制領(lǐng)域的潛力換過程的控制問題；1978年，Holmblad和Oster鼬IId為整個(gè)工業(yè)過程開發(fā)岀第一.個(gè)模糊控制器一模糊水泥窯控制器.曰本的工程師用模糊控制技術(shù)首先控制20世紀(jì)?一家富士電子水凈化工廠，又開發(fā)了仙臺(tái)引起了模糊領(lǐng)80年代地鐵模糊系統(tǒng)，創(chuàng)造Y當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)域的一場(chǎng)巨變的地鐵系統(tǒng).20世紀(jì)Y?awa首次研制了模糊組件；空調(diào)，吸塵器等高檔家電屮普遍應(yīng)用了模糊應(yīng)用更加廣泛90年代控制技術(shù).模糊控制無處21世紀(jì)控制系統(tǒng)，模式識(shí)別，醫(yī)藥，游戲理論等.不在1-3模糊控制的特點(diǎn)由于模

5、糊控制采用模糊推理，模擬人類思維，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的對(duì)象實(shí)施控制.模糊控制過程和人們憑經(jīng)驗(yàn)操作的過程相類似.正是由于模糊控制的突出特點(diǎn)，模糊控制理論在控制領(lǐng)域應(yīng)川廣泛，其特點(diǎn)歸納如下：①控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，對(duì)過程參數(shù)的變化很不敏感，適應(yīng)于解決常規(guī)控制難以解決的非線性，時(shí)變及滯后等問題.另外，對(duì)于滯后系統(tǒng)能對(duì)純滯后給予補(bǔ)償.②控制系統(tǒng)不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，W耑要提供現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù).這樣，對(duì)于電液伺服系統(tǒng)這樣的一些復(fù)雜系統(tǒng)，因難以建立精確數(shù)學(xué)模型，所以適用于采用模糊控制.③控制推

6、理采用”不精確推理”(Appm?tcReasOningl.推理過程模仿人的思維過程.由于介入了人類的經(jīng)驗(yàn).因而能夠處理復(fù)雜甚至“病態(tài)”系統(tǒng).④以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，易于形成專家的”知識(shí)”.并且控制方法簡(jiǎn)單.2模糊控制系統(tǒng)模糊控制以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，同吋與自適應(yīng)控制技術(shù)，人工智能技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相結(jié)合，在控制領(lǐng)域得到Y(jié)空前的應(yīng)川.2.1Fuzzy1-PID復(fù)合控制Fuzzy—PID復(fù)合控制足模糊技術(shù)與常規(guī)PID控制算法相結(jié)合，以達(dá)到較高的控制精度.當(dāng)溫度偏差較人時(shí)采用Fuzzy控制，響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)

7、性能好;當(dāng)溫度偏差較小時(shí)采用PID控制，使其靜態(tài)性能好，滿足系統(tǒng)控制精度.因此它比單個(gè)的模糊控制器和單個(gè)的P1D調(diào)節(jié)器均有更好的控制性能.2.2自適應(yīng)模糊控制這種控制方法具有自適應(yīng)自學(xué)習(xí)的能力，能自動(dòng)地對(duì)自適應(yīng)模糊控制規(guī)則進(jìn)行修改和完善，以提高控制系統(tǒng)的性能.對(duì)于那些具有非線性，大時(shí)滯，高階次的復(fù)雜系統(tǒng)有著更好的控制性能.2.3參數(shù)自整定模糊控制也稱為比例因子向整定模糊控制.這種控制方法對(duì)環(huán)境變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在隨機(jī)環(huán)境屮能對(duì)控制器進(jìn)行自動(dòng)校正，使得被控對(duì)象特性變化或擾動(dòng)情況下控制系統(tǒng)保持較好性能.2.4專

8、家模糊控制EFC(ExpenFuzCont?0模糊控制與專家系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提島了模糊控制器智能水平.這種控制方法既保持了基于規(guī)則的方法的價(jià)值和用模糊集處理帶來的靈活性，同吋把專家系統(tǒng)技術(shù)的表達(dá)與利用知識(shí)的長(zhǎng)處結(jié)合起來，能處理更廣泛的控制問題.2.5仿人智能模糊控制其特點(diǎn)在于Ic算法具有比例模式和保持模式兩種基本模式.這兩種特點(diǎn)使得系統(tǒng)對(duì)誤差絕對(duì)值變化時(shí)，可使系統(tǒng)處于閉環(huán)運(yùn)行和開