第七章 模糊控制.pptVIP

智能控制12023/7/10第七章 模糊控制7.1 模糊控制系统原理 7.1.1 传统控制系统的特点 7.1.2 模糊控制系统的工作原理 7.1.3 模糊控制的系统结构 7.1.4 模糊控制器的结构和组成7.2 模糊控制器设计 7.2.1 模糊控制器设计要求 7.2.2 清晰量的模糊化 7.2.3 模糊量的清晰化 7.2.4 模糊控制规则及控制算法 智能控制22023/7/107.1.1 传统控制系统的特点传统的反馈控制系统由三部分组成：被控对象；产生作用于被控对象输入的控制器；测量被控对象输出的敏感元件。 系统框图如图7-1所示。 智能控制32023/7/10 图7-1 传统反馈系统 智能控制42023/7/10比例-积分-微分（PID）控制器是常用的一种控制器，在工业过程中其常用的形式是这种控制用来解决线性定常系统的控制问题是十分有效的，现代控制理论在空间飞行方面也得到了成功的应用。 智能控制52023/7/10大滞后、非线性的复杂工业对象，难以获得精确数学模型模型非常粗糙的工业系统等，都仍然以人工操作和人工控制为主，在实际生产过程中，人们发现，有经验的操作人员，虽然不懂被控对象或被控过程的数学模型，却能凭借经验采取相应的决策，很好的完成控制工作。模糊控制就是这种模仿人的思维方式和人的控制经验来实现控制的一种控制方法。 智能控制62023/7/10 模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量加到执行器上。7.1.2、模糊控制原理 智能控制72023/7/10图7-2 模糊控制原理框图 智能控制82023/7/10 模糊控制器（Fuzzy Controller—FC）也称为模糊逻辑控制器（Fuzzy Logic Controller—FLC）,由于所采用的模糊控制规则是由模糊理论中模糊条件语句来描述的，因此模糊控制器是一种语言型控制器，故也称为模糊语言控制器（Fuzzy Language Controller—FLC）。 智能控制92023/7/107.1.3 模糊控制器的结构1.模糊控制器的结构单变量模糊控制器单变量模糊控制系统：是指在模糊控化子系统中，具有一个输入变量和一个输出变量的系统. 一个单变量模糊控制系统所采用的模糊控制器称为单变量模糊控制器 智能控制102023/7/10 模糊控制器的维数：通常指单变量模糊控 制器的输入量个数。一维模糊控制器如图7-3 (a)所示，它的输入变量是系统的偏差量E，输出变量是系统的控制量的变化值U。由于仅采用偏差控制，所以系统的动态控制性能不佳，一般用于一阶被控对象。图7- 3 智能控制112023/7/10图7- 3 智能控制122023/7/10 智能控制132023/7/107.1.4 模糊控制器的构成 模糊控制器的组成框图如图7-4所示。 图7-4 模糊控制器的组成框图 智能控制142023/7/101.?模糊化接口（Fuzzy interface）模糊控制器的输入必须通过模糊化才能用于控制输出的求解，因此它实际上是模糊控制器的输入接口。它的主要作用是将真实的确定量输入转换为一个模糊矢量。把物理量的清晰值转换成模糊语言变量的过程叫做清晰量的模糊化。对于一个模糊输入变量e，其模糊子集通常可以作如下方式划分：（1）={负大，负小，零，正小，正大}={NB, NS, ZO, PS, PB}（2）={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}（3）={大，负中，负小，零负，零正，正小，正中，正大}={NB, NM, NS, NZ, PZ, PS, PM, PB} 智能控制152023/7/10用三角型隶属度函数表示如图7-5所示。 图7-5 模糊子集和模糊化等级 智能控制162023/7/102. 知识库（Knowledge Base—KB）知识库由数据库和规则库两部分构成。（1）数据库（Data Base—DB） 数据库所存放的是所有输入、输出变量的全部模糊子集的隶属度矢量值（即经过论域等级离散化以后对应值的集合），若论域为连续域则为隶属度函数。在规则推理的模糊关系方程求解过程中，向推理机提供数据。 智能控制172023/7/10（2）规则库（Rule Base—RB） 模糊控制器的规则司基于专家知识或手动操作人员长期积累的经验，它是按人的直觉推理的一种语言表示形式。模糊规则通常有一系列的关系词连接而成，如if-then、e