關于模糊控制理論的綜述

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1、物理與電子工程學院《人工智能》課程設計報告課題名稱關于模糊控制理論的綜述專業(yè)自動化班級11級3班學生姓名鄭艷偉學號指導教師崔明月成績2014年6月18日9關于模糊控制理論的綜述摘要：模糊控制方法是智能控制的重要組成部分，本文簡要回顧了模糊控制理論的發(fā)展，詳細介紹了模糊控制理論的原理和模糊控制器的設計步驟，分析了模糊控制理論的優(yōu)缺點以及模糊控制需要完善或繼續(xù)研究的內(nèi)容，根據(jù)各種模糊控制器的不同特點，對模糊控制在電力系統(tǒng)中的應用進行了分類，并分析了各類模糊控制器的應用效能.最后，展望了模糊控制的發(fā)展趨勢與動態(tài). 關鍵詞：模糊控制；模糊控制理論；模糊控制系統(tǒng)；模糊控制

2、理論的發(fā)展模糊控制是以模糊集理論、模糊語言變量和模糊控制邏輯推理為基礎的一種智能控制方法，從行為上模擬人的思維方式，對難建模的對象實施模糊推理和決策的一種控制方法.模糊控制作為智能領域中最具有實際意義的一種控制方法，已經(jīng)在工業(yè)控制領域、電力系統(tǒng)、家用電器自動化等領域中解決了很多的問題，引起了越來越多的工程技術人員的興趣.模糊控制系統(tǒng)簡介模糊控制系統(tǒng)是以模糊集合論、模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數(shù)字控制技術.1965年美國的扎德[1]創(chuàng)立了模糊集合論,1973年,他給出了模糊邏輯控制的定義和相關的定理.1974年英國的Mamdani首先用模糊控制語句

3、組成模糊控制器,并把它用于鍋爐和蒸汽機的控制,在實驗室獲得成功,這一開拓性的工作標志著模糊控制論的誕生.模糊控制系統(tǒng)主要是模擬人的思維、推理和判斷的一種控制方法,它將人的經(jīng)驗、常識等用自然語言的形式表達出來,建立一種適用于計算機處理的輸入輸出過程模型,是智能控制的一個重要研究領域.從信息技術的觀點來看,模糊控制是一種基于規(guī)則的專家系統(tǒng).從控制系統(tǒng)技術的觀點來看,模糊控制是一種普遍的非線性特征域控制器.相對傳統(tǒng)控制,包括經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論.模糊控制能避開對象的數(shù)學模型(如狀態(tài)方程或傳遞函數(shù)等),它力圖對人們關于某個控制問題的成功與失敗和經(jīng)驗進行加工,總結(jié)出

4、知識,從中提煉出控制規(guī)則,用一系列多維模糊條件語句構(gòu)造系統(tǒng)的模糊語言變量模型,應用CRI等各類模糊推理方法,可以得到適合控制要求的控制量,可以說模糊控制是一種語言變量的控制.9模糊控制具有以下特點:(1)模糊控制是一種基于規(guī)則的控制.它直接采用語言型控制規(guī)則,出發(fā)點是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關專家的知識,在設計中不需要建立被控對象的精確數(shù)學模型,因而使得控制機理和策略易于接受與理解,設計簡單,便于應用;(2)由工業(yè)過程的定性認識出發(fā),比較容易建立語言控制規(guī)則,因而模糊控制對那些數(shù)學模型難以獲取、動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用;(3)基于模型的控制

5、算法及系統(tǒng)設計方法,由于出發(fā)點和性能指標的不同,容易導致較大差異;但一個系統(tǒng)的語言控制規(guī)則卻具有相對的獨立性,利用這些控制規(guī)律間的模糊連接,容易找到折中的選擇,使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器;(4)模糊控制算法是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設計的,這有利于模擬人工控制的過程和方法,增強控制系統(tǒng)的適應能力,使之具有一定的智能水平;(5)模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強,干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱,尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制.除此,模糊控制還有比較突出的兩個優(yōu)點:第一,模糊控制在許多應用中可以有效且便捷地實現(xiàn)人的控制策略和經(jīng)驗;第二,模糊控制可以不需被

6、控對象的數(shù)學模型即可實現(xiàn)較好的控制,這是因為被控對象的動態(tài)特性已隱含在模糊控制器輸入、輸出模糊集及模糊規(guī)則中.模糊控制也有缺陷,主要表現(xiàn)在:1)精度不太高;2)自適應能力有限;3)易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象.模糊控制的發(fā)展模糊控制的發(fā)展基本上可分為兩個階段：初期的模糊控制器是按一定的語言控制規(guī)則進行工作的,而這些控制規(guī)則是建立在總結(jié)操作者對過程進行控制的經(jīng)驗基礎上,或設計者對某個過程認識的模糊信息的歸納基礎上,因而它適用于控制不易獲得精確數(shù)學模型和數(shù)學模型不確定或多變的對象.后期的模糊控制器則是基于控制規(guī)則難以描述,即過程控制還總結(jié)不出什么成熟的經(jīng)驗,或者過程有較大的非線性

7、以及時滯等特征,試圖吸取人腦對復雜對象進行隨機識別和判決的特點,9用模糊集理論設計自適應、自組織、自學習的模糊控制器.模糊控制現(xiàn)正從以下幾個方面加緊研究：1)研究模糊控制器非線性本質(zhì)的框架結(jié)構(gòu)及其同常規(guī)控制策略的聯(lián)系,揭示模糊控制器工作的實質(zhì)和機理.它可提供系統(tǒng)的分析和設計方法,解決一些先前被認為是困難但卻是非常重要的問題,如穩(wěn)定性、魯棒性等.2)在模糊控制已取得良好實踐效果的同時,從理論分析和數(shù)學推導角度揭示和證明模糊控制系統(tǒng)的魯棒性優(yōu)于常規(guī)控制策略.3)研究模糊控制器的優(yōu)化設計問題,尤其是在線優(yōu)化問題.模糊控制器源于采用啟發(fā)式直覺推理,其本身的推理方式難于保

8、證控制效果的最優(yōu).解決模