2 模糊控制器设计

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1、六、模糊控制器设计6.1模糊控制系统原理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。系统框图如图所示。8/6/20211智能控制传统反馈系统8/6/20212智能控制比例-积分-微分是常用的一种控制器，在工业过程中其常用的形式是称为PID控制器。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。经典控制和现代控制共同点在于都是基于模型的控制。8/6/20213智能控制大滞后、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

2、糙的工业系统等。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。8/6/20214智能控制模糊控制是以模糊集理论、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提炼成一组模糊规则，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。2、模糊控制原理

3、8/6/20215智能控制图模糊控制原理框图8/6/20216智能控制模糊控制器（FuzzyController—FC）也称为模糊逻辑控制器（FuzzyLogicController—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（FuzzyLanguageController—FLC）。8/6/20217智能控制3、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

4、变量模糊控制器。多变量模糊控制器8/6/20218智能控制（1）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。8/6/20219智能控制8/6/202110智能控制A.增益调节型模糊PID1.Performance-Supervisedbasedgain-schedulingfuzzyPIDcontroller.If(“PerformanceIndex”is…)then(is…)and(is

5、…)and(is…)2.Error-drivenbasedgain-schedulingfuzzyPIDcontroller.If(Eis…)and(CEis…)then(is…)(is…)(is…)（2）控制器内部结构8/6/202111智能控制B直接型（常规的模糊控制器）(1)位置式（输出不含积分环节）是指ri表示第i条控制规则。（2)速度式（输出含积分环节）位置式模糊控制器相当于PD型(比例、微分)控制器；而速度型模糊控制器相当于PI型(比例、积分)控制器。相对于位置型，速度型的模糊控制器设计容易些。8/6/202112智能控制下图是速度型模糊控制

6、器的结构图(采样系统）。图中其中，ke,ke分别为偏差e,e的量化因子；Ku为控制增量比例因子。8/6/202113智能控制Thegeneralstructureofatypicalfuzzyfeedbackcontrolsystemisshownas（连续系统）8/6/202114智能控制Type1(MamdanitypePItypecontrol):includingtheoutputintegrationloop(i.e.,thefuzzycontrolleroutputisincrementaloutput).Obviously,thestruc

7、tureissameasconventionalPIcontroller,butK1andK2arenonlinearcoefficientsorgainfactors,sothisfuzzyPIcontrollerownsnonlineargainfactorsandhasdifferentcontroleffectiveness.8/6/202115智能控制Type2:notincludingtheoutputintegrationloop.WhereK1andK2arenonlineargainfactors,itsstructureissamea

8、stheconventionalPDcontroller.8/6/202116智