模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述電氣工程及自動(dòng)化模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：介紹了模糊控制的基本概念，原理特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)。研究模糊控制器的一般設(shè)計(jì)方法，具體研究模糊控制在洗衣機(jī)中的應(yīng)用。通過(guò)MATLAB完成仿真?？偨Y(jié)了模糊控制的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：模糊控制；控制器；設(shè)計(jì)；MATLAB1前言隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)能力的要求越來(lái)越高，對(duì)于大多數(shù)復(fù)雜的被控對(duì)象，采用傳統(tǒng)的控制方法往往難以收到滿意的控制效果。而模糊控制綜合了專家的操作經(jīng)驗(yàn)，具有不依賴被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快

2、，易于控制和掌握，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性等特點(diǎn)，在經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論難以應(yīng)用的場(chǎng)合發(fā)揮了很大的作用，已經(jīng)成為智能控制的主要分支[1]。近年來(lái)已被證明是解決許多實(shí)際復(fù)雜建模和控制問(wèn)題的一種有效方法。如今，模糊控制已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)，家電，國(guó)防等眾領(lǐng)域[2]，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。2模糊控制介紹模糊控制，就是在控制方法上應(yīng)用模糊理論，通過(guò)模擬人腦思維，對(duì)一些無(wú)法建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程進(jìn)行控制。1965年，美國(guó)的L.A.Zadeh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(guān)的定理。1974年，英國(guó)的E.H.M

3、amdani首先用模糊控制語(yǔ)句組成模糊控制器[3]，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(kāi)拓性的工作標(biāo)志著模糊控制論的誕生[4]。模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制。從線性控制系統(tǒng)與非線性控制系統(tǒng)的角度分類，模糊控制系統(tǒng)是一種非線性控制；從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇。模糊控制屬于計(jì)數(shù)機(jī)數(shù)字控制的一種形式，因此，模糊控制系統(tǒng)的組成類似一般的數(shù)字控制系統(tǒng)[5][6].圖1基本模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3模糊控制器的設(shè)計(jì)模糊控制器（FuzzyControllerFC）也稱為模糊

4、邏輯控制器（FuzzyLogicContraller,FLC），由于所采用的模糊控制規(guī)則是由模糊理論中模糊條件語(yǔ)句描述的，因此模糊控制器是一種語(yǔ)言型控制器，故也稱為模糊語(yǔ)言控制器（FuzzylanguageContrallerFLC）。模糊控制具有明顯的特點(diǎn)：首先它是一種非線性控制方法，工作范圍廣，特別適合于非線性系統(tǒng)的控制；其次它不依賴于對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，對(duì)無(wú)法建模的或很難建模的復(fù)雜對(duì)象，可以利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)模糊控制器，從而完成控制任務(wù)，而出傳統(tǒng)的控制方法都要已知被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型才能設(shè)計(jì)控制器；最后它具有內(nèi)在的并行處理機(jī)制，表現(xiàn)

5、出極強(qiáng)的魯棒性，對(duì)被控對(duì)象的特性變化不敏感，模糊控制器的設(shè)計(jì)參數(shù)容易選擇調(diào)整；算法簡(jiǎn)單、執(zhí)行快、容易實(shí)現(xiàn)，不需要很多的控制理論知識(shí)[7][8]。模糊控制器的組成框圖如圖2所示：圖2模糊控制器的組成框圖從圖中我們知道模糊控制器主要由模糊化接口、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解模糊接口4部分組成[9]。模糊控制器的一般設(shè)計(jì)步驟：（1）模糊化，就是將輸入量的變化范圍映射到相應(yīng)的內(nèi)部論域中，然后構(gòu)建模糊集合，這樣就可以完成輸入量的模糊化。利用MATLAB通過(guò)隸屬度函數(shù)可以表示這些模糊量[9]。（2）知識(shí)庫(kù)的建立。主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)這兩個(gè)部分的建立，規(guī)則的

6、條數(shù)以及合理性決定著模糊控制器的性能。所以這部分是影響模糊控制系統(tǒng)完善性的主要因素。（3）推理機(jī)，根據(jù)模糊規(guī)則對(duì)輸入條件的進(jìn)行評(píng)估。（4）解模糊化，模糊化的反過(guò)程[10]。4全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊控制作為一個(gè)模糊控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用之一，我們通過(guò)分析洗衣機(jī)的控制原理來(lái)更具體的了解模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。洗衣機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)為一多輸入多輸出系統(tǒng),輸入量為衣質(zhì)、衣量、臟污程度、臟污性質(zhì)，水溫等，輸出量為洗滌劑量、水位、水流、洗滌時(shí)間、漂洗方式等。從洗衣機(jī)的運(yùn)行過(guò)程可以看出,洗滌劑量、水位、水流都可以通過(guò)輸入量推理求得,而洗滌時(shí)間與漂洗方式為實(shí)時(shí)控

7、制量,影響其主要因素是被洗物品的臟污程度,這兩個(gè)量可以用水的渾濁度和渾濁度變化率來(lái)表示,油性臟污的渾濁度變化率小,泥性臟污的渾濁度變化率大。實(shí)際分析證明:輸入與輸出之間很難用一定的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述,我們可以定義輸入，輸出模糊集。系統(tǒng)的具體條件具有較大的不確定性,其控制過(guò)程在很大程度上依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn),用常規(guī)的控制方法難以達(dá)到理想的效果。而采用模糊控制技術(shù)就能很容易解決問(wèn)題[11][12]。最后根據(jù)上面幾部分所總結(jié)的設(shè)計(jì)方法，完成全自動(dòng)洗衣機(jī)模糊控制器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的模糊控制器。根據(jù)模糊控制器的一般設(shè)計(jì)方法，結(jié)合洗衣機(jī)工作時(shí)的基本原理。

8、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立規(guī)則庫(kù)，具體的研究究竟怎么樣對(duì)輸入變量進(jìn)行分析，然后對(duì)應(yīng)相應(yīng)的輸出變量。從而完成洗衣機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后利用MATLAB軟件建立洗衣機(jī)的模糊控制器利，并進(jìn)行仿真[13-15]。通過(guò)仿真結(jié)果