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《基于遺傳算法云模型控制器設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要基于遺傳算法的云模型控制器設(shè)計大摘要控制對象的非線性性質(zhì)、復(fù)雜的干擾性及各種不確定性廣泛存在于實際控制系統(tǒng)中。很多傳統(tǒng)的控制理論和方法往往難以應(yīng)用到實際系統(tǒng)中。智能控制越來越多應(yīng)用到了理論和實際中。云模型是一種新興的用于模擬人類思維中存在的不確定性智能的轉(zhuǎn)換模型。從近年來的研究說明，其優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來，而且在某些控制對象方面，比傳統(tǒng)控制方法具有更好的控制品質(zhì)。但是，與模糊控制器設(shè)計一樣，如何選取合適的控制器一直是個難題，對于云模型智能控制器的優(yōu)化設(shè)計的研究，還未有人涉及，本文采用進化思想，利用遺傳策略，嘗試從這方面做些
2、研究，主要針對一維P+I+D云模型、二維PD型云模型的特點，對其進行優(yōu)化設(shè)計，并取得了一定的研究成果，并據(jù)此設(shè)計了一類新型的擬人控制器――云模型智能控制器，仿真研究結(jié)果表明，控制器設(shè)計方法合理有效，魯棒性強，為云模型控制器優(yōu)化設(shè)計提供了借鑒思路。本論文的主要工作包括：（1）第一部分，首先介紹了云模型的基本概念、分類、各種基本云模型發(fā)生器的實現(xiàn)方法。包括云模型的基本定義，針對正態(tài)云模型的基本特點，給出了其物理解釋，詳細介紹了云模型發(fā)生器的分類，包括前件云、逆向云、條件云等的特點及具體實現(xiàn)方法等；其次，介紹了遺傳算法的基本概念
3、、優(yōu)化方法等。重點介紹了基本遺傳算法的設(shè)計思想、實現(xiàn)方法以及各種不同的編碼方法的優(yōu)缺點，并針對本論文的具體要求，提出了具體的的遺傳算法的設(shè)計步驟，并就遺傳算法的適應(yīng)值度量指標(biāo)做了改進處理，以滿足優(yōu)化設(shè)計的具體要求。（2）第二部分，采用遺傳算法，設(shè)計出經(jīng)優(yōu)化的一維P+I+D型云模型控制器。我們知道，云模型理論研究和應(yīng)用開發(fā)仍然處于起始階段，尤其重要的一點，云模型控制器的本身優(yōu)劣對控制效果至關(guān)重要，如何設(shè)計控制器，設(shè)計方法和原則都是需要作深入研究。譬如：云模型輸出的驅(qū)動因子的選取、云的三個數(shù)字特征(期望Ex、熵En和超熵He)
4、的確定，規(guī)則庫的建立，目前還沒有找到一套行之有效的方法，也是云模型研究的一個重點問題，本部分采用基于二進制編碼的遺傳算法進行云模型控制器本身參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，并在SIMULINK仿真環(huán)境下進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用MATLAB語言完成了優(yōu)化算法程序的編寫，仿真結(jié)果可以看出：所設(shè)計的P+I+D型一維云模型控制器簡易、控制性能良好、魯棒性強,為云模型控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計提供一條可借鑒的途徑。（3）第三部分，采用遺傳算法，設(shè)計出具有典型意義的二維PD型云模型控制器。在模糊控制系統(tǒng)中，以偏差及偏差變化率為控制指標(biāo)的控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究最廣泛，在
5、工程實踐中應(yīng)用也最多。作者就曾以偏差及偏差變化率為控制指標(biāo)，采用在工程應(yīng)I摘要用中較為普遍的模糊控制策略，對某小區(qū)恒壓變頻供水系統(tǒng)進行技術(shù)改造，取得了很好的應(yīng)用效果，因此，以PD型云模型控制器作為研究重點，顯然具有典型意義。本部分主要是以PD型二維云模型控制器為重點，并且將其控制器與傳統(tǒng)的PID控制器仿真結(jié)果進行比較，得出了自己的結(jié)論。云模型的優(yōu)化設(shè)計方法還在不斷完善之中，本課題雖然取得了階段性成果，但就采用遺傳算法進行控制器優(yōu)化來說，是否還存在更有普遍意義的設(shè)計手段？另外，我們知道，云模型是一種定性定量轉(zhuǎn)換模型，但是由于
6、云模型在描述定性概念的隸屬函數(shù)上引入了隨機分布，在分析穩(wěn)定性條件的時候會產(chǎn)生很多難以解決的數(shù)學(xué)問題，因此通過理論上的進一步研究并且結(jié)合應(yīng)用上的不斷驗證，來對云模型的設(shè)計方法進行深入探索，無疑很有意義。本課題是對云模型優(yōu)化設(shè)計的一種有益的探索，采用遺傳算法的優(yōu)化策略，仿真結(jié)果證明了所設(shè)計的云模型控制器具有良好的控制性能和較好的魯棒性。為云模型控制器設(shè)計提供了一條新穎的思路。關(guān)鍵字：云模型，智能控制，云模型控制器，遺傳算法，優(yōu)化；II大摘要ABSTRACTNonlinearnature,thecomplexdisturbanc
7、eandvariousuncertaintiesmayalwayswidelyexistinpracticalcontrolsystem.Andmanyclassicalcontroldesignmethodscannotbeappliedinanactualcontrolsystem.MoreandMoremethodsofintelligentcontrolareputintheoryandpractice.Thecloudmodelisanovelconversionmodel,andusedtosimulateun
8、certaintyintelligenceofhumanthinking.Recentstudiesshowthatitsadvantagesgraduallybecomeapparent,andinsomecontrolfield,ithasbetterqualitycontrolthanthetra
