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1、物理與電子工程學(xué)院《人工智能》課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)專業(yè)自動化班級2班學(xué)生姓名梁檢滿學(xué)號13006220730指導(dǎo)教師崔明月成績2014年6月18日人工智能課程設(shè)計(jì)人工智能課程設(shè)計(jì)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要自然界與人類社會有關(guān)系的系統(tǒng)絕大部分是模糊系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不能由經(jīng)典的物理定律和數(shù)學(xué)描述來建立。本文在模糊控制理論基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)模糊溫控系統(tǒng)，利用專家經(jīng)驗(yàn)建立模糊系統(tǒng)控制規(guī)則庫，由規(guī)則庫得到相應(yīng)的控制決策，并分析系統(tǒng)隸屬度函數(shù)，利用matlab與simulink結(jié)合進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)良好，具有一定的自適應(yīng)性。模糊控制算法不但
2、簡單實(shí)用，而且響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，控制效果良好。關(guān)鍵詞：模糊邏輯;隸屬度函數(shù);模糊控制;控制算法人工智能課程設(shè)計(jì)人工智能課程設(shè)計(jì)1引言在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。隨著社會及科技的發(fā)展，現(xiàn)代工程實(shí)踐對系統(tǒng)的控制要求也在不斷地提高，但對于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動態(tài)，隨著人類生產(chǎn)、生活對控制的精細(xì)需求，傳統(tǒng)的控制理論已漸漸不能滿足工藝要求。雖然于是工程師利用各種方法來簡化系統(tǒng)動態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能
3、力，但對于過于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了，因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。“模糊”是人類感知萬物、獲取知識、思維推理、決策實(shí)施的重要特征。模糊并非是將這個(gè)世界變得模糊，而是讓世界進(jìn)入一個(gè)更現(xiàn)實(shí)的層次。“模糊”比“清晰”所擁有的信息量更大，內(nèi)涵更豐富，更符合客觀世界。“模糊控制理論”是由美國學(xué)者加利福尼亞大學(xué)著名教授L.A.Zadeh于1965年首先提出，至今已有50多年的歷史。模糊控制是用模糊數(shù)學(xué)的知識模仿人腦的思維方式，對模糊現(xiàn)象進(jìn)行識別和判決，給出精確的控制量，對被控對象進(jìn)行控制，它是用語言規(guī)則描述知識和經(jīng)驗(yàn)的方法，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過模糊推理
4、進(jìn)行判決的一種高級控制策略。它含有人工智能所包括的推理、學(xué)習(xí)和聯(lián)想三大要素；它不是采用純數(shù)學(xué)建模的方法，而是將相關(guān)專家的知識和思維、學(xué)習(xí)與推理、聯(lián)想和決策過程，有計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)辨識和建模并進(jìn)行控制。因此，它無疑是屬于智能控制范疇，而且發(fā)展至今已發(fā)展成為人工智能領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。其理論發(fā)展之迅速，應(yīng)用領(lǐng)域之廣泛，控制效果之顯著，實(shí)為世人關(guān)注。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度控制是重要環(huán)節(jié)，控制精度直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。在傳統(tǒng)的溫度控制方法中，一般采取雙向可控硅裝置，并結(jié)合簡單控制算法（如PID算法），使溫度控制實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。但由于溫度控制具有升溫單向性、大慣性、大滯后等特點(diǎn)，很難用
5、數(shù)學(xué)方法建立精確的模型[4]。因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達(dá)到好的控制效果。鑒于此，本文擬以模糊控制為基礎(chǔ)的溫度智能控制系統(tǒng)，采用人工智能中的模糊控制技術(shù)，用模糊控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器，以閉環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)對溫度的自動控制。22人工智能課程設(shè)計(jì)2.模糊控制2.1模糊控制的誕生自20世紀(jì)60年代以來，傳統(tǒng)的自動控制，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)過程、軍事科學(xué)以及航空航天等許多方面取得了成功的應(yīng)用，但它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即控制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型（如微分方程、傳遞函數(shù)或狀態(tài)方程）的基礎(chǔ)上。然而在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，由于一系列原因（例如被控對象和
6、過程的非線性、時(shí)變性、多參數(shù)間的強(qiáng)烈耦合、較大的隨機(jī)干擾、過程機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜以及現(xiàn)場測量儀條件的不足等），建立精確的數(shù)學(xué)模型特別困難，甚至是不可能的，而通常只能測得其參數(shù)間模糊的關(guān)系估計(jì)。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大，模糊控制不用建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的輸入輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就可對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。模糊控制實(shí)際上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。1965年美國的伯克利加州大學(xué)教授扎德發(fā)表了著名的論文《模糊集合論》，提出了模糊性問題，給出了其定量的描述方法，從而模糊數(shù)學(xué)誕生了。模糊數(shù)學(xué)不是使數(shù)學(xué)變得模模糊糊，而是讓數(shù)學(xué)進(jìn)入模糊現(xiàn)象這個(gè)客
7、觀的世界，用數(shù)學(xué)的方法去描述糊涂現(xiàn)象，揭示模糊現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，模糊數(shù)學(xué)在經(jīng)典數(shù)學(xué)和充滿模糊的現(xiàn)實(shí)世界之間架起了一座橋梁。美國著名的學(xué)者教授L.A.Zadeh于1965年首先提出模糊控制理論，它以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用語言規(guī)則表示方法和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，由模糊推理進(jìn)行決策的一種高級控制策略。1974年，英國倫敦大學(xué)教授E.H.Mamdani研制成功第一個(gè)模糊控制器，并把它應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，在實(shí)驗(yàn)室獲得成功，這一開拓性的工作標(biāo)志著模糊控制論的誕生，也充分展示了模糊控制技術(shù)的良好
