基于simulink的时滞系统模糊控制器的设计设计

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1、北京理工大学2014届本科生毕业设计（论文）一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）工作基础：了解时滞系统的基本概念，熟练使用MATLAB7软件。研究条件：Smith预估控制器的基本原理与模糊控制器的MATLABFuzzy工具箱。应用环境：基于模糊Smith控制器的大时滞被控对象的Simulink仿真。工作目的：熟练掌握MATLABSimulink工具箱。了解智能控制的基本概念，模糊数学的基本内容以及模糊控制器设计的基本方法。完成基于模糊Smith预估控制器的仿真设计。二、参考文献[1]王志萍.带有Smith预

2、估器的模糊控制系统仿真研究[J].上海电力学院学报.2004(02).[2]储岳中,陶永华.基于MATLAB的自适应模糊PID控制系统计算机仿真[J].安徽工业大学学报(自然科学版).2004(01).[3]尹明,董振银,宋利君.模糊PID在电炉温度控制中的应用[J].齐齐哈尔大学学报.2003(02).[4]张涛,李家启.基于参数自整定模糊PID控制器的设计与仿真[J].交通与计算机.2001(S1).[5]周荔丹,童调生.模糊PID在电阻加热炉温控系统中的应用[J].自动化与仪器仪表.2001(05).[6]饶翡鹏,王东云,凌德麟.模糊控制

3、的发展和现状[J].郑州纺织工学院学报.2000(03).三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）1、了解模糊控制系统的基本概念与原理。2、用MATLAB7中的FuzzyControl工具箱完成基于某大迟滞环节的模糊控制器的设计。3、对比分析传统PID、Smith预估控制器以及单纯模糊控制器的优缺点。4、在此基础上，完成模糊PID的算法仿真。指导教师（签字）年月日审题小组组长（签字）年月日北京理工大学2014届本科生毕业设计（论文）北京理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称

4、基于Simulink的时滞系统模糊控制器的设计系名信息工程系专业自动化学生姓名陈莹指导教师扈书亮一、课题来源及意义在工业过程控制领域中，许多被控对象都不同程度存在着时滞现象，因此，时滞系统是一种在工业生产中广泛存在的。任何实际系统的过去状态不可避免地要对当前的状态产生影响，即系统的演化趋势不仅依赖于系统当前的状态，也依赖于过去某一时刻的状态，这类系统统称时滞系统。系统时滞产生的原因很多：可能由测量元件或测量过程造成，也可能由控制元件和执行元件造成，或者由它们共同造成。1957年O.J.M.Smith首次提出预估控制器，这是一个时滞补偿的预估算法

5、。它通过估计对象的动态特性，用一个预估模型作为补偿，从而得到一个没有时滞的被调节量反馈到反馈器，实现了将纯滞后环节移到闭环控制回路之外，从而有效地消除了纯滞后对控制系统的影响。但是它过分依赖于精确数学模型，工业过程中不可能获得被控对象的精确数学模型，因此很难运用。1956年美国的Zadeh首次提出模糊集合的概念，1974年伦敦大学的Mamdani成功地将模糊控制理论应用于锅炉和汽轮机的过程控制。模糊控制主要是模拟人的思维，推理和判断的一种方法，因其能很好的避免传统Smith预测控制的缺点，所以已经广泛应用于各个领域。由于时滞的存在严重影响了系统

6、的控制效果和稳定性，导致系统的超调变大，调节时间变长，甚至出现振荡和发散。提高了系统的响应速度和系统的稳定性,因此提出简单，有效，实用的大时滞控制方法是很有意义的。二、国内外发展现状模糊控制技术是一项正在发展的技术，在短短20多年时间里，模糊控制得到长足发展。它的应用领域涉及各各方面，控制方法也有广很大进展，模糊控制器北京理工大学2014届本科生毕业设计（论文）的性能不断提高。多年来一直未解决的稳定性分析问题正在逐步解决。模糊芯片也已研制成功且功能不断加强，成本不断下降。各种模糊产品充满了日本、西欧和美国市场，如模糊洗衣机、模糊吸尘器和模糊摄像

7、机等等，模糊技术几乎变得无所不能，各国都争先开发模糊新技术和新产品。三、研究目标熟练掌握MATLABSimulink工具箱。了解智能控制的基本概念，模糊数学的基本内容以及模糊控制器设计的基本方法，完成基于模糊Smith预估控制器的仿真设计。四、研究内容主要研究在工业过程中的得到大量应用的PID控制、Smith预估控制和模糊控制在多变量时滞系统中的应用。了解模糊控制系统的基本概念与原理；完成基于某大迟滞环节的模糊控制器的设计；五、研究方法与手段在充分了解模糊控制基本原理的基础上，针对一典型带有大迟滞环节被控对象数学模型，利用MATLAB的Simu

8、link以及FuzzyControl工具箱对比完成采用传统PID调节器、单纯采用模糊控制以及将模糊控制与Smith预估补偿原理相结合的方法之间控制效果