资源描述：
《一种基于模型预测的参数自调整模糊控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、一种基于模型预测的参数自调整模糊控制AParameterSelf-adjustableFuzzyControlBasedonFuzzyPrediction刘长良翟永杰周黎辉刘红军(华北电力大学，河北保定071003)从控制角度看，造成工业对象难于控制的主耍原因是对象的大滞后及模型的不确定性。一方面，由于大多数工业过程在不同程度上都存在着纯迟延，控制信号迟延一定时间后才能反映到被调量上，造成含有滞后环节的闭环控制系统存在较大的超调和较长的调节时间;另一方面，由于工业对象一般没有确定的模型,其对象特性与运行工况有较大关系，便得基于精确模型的控制算法难于应用到实际的生产过程中。
2、为此，国内外许多学者对纯迟延对象的控制算法进行了大量的研究。1959年,0.J.Smith提出了著名的Smith预估控制器,从理论上解决了纯迟延对象的控制问题,但由于需要精确的数学模型，一直难于得到很好的实际应用01982年,GarciaCE和MorariM提出了内模控制，在反馈回路上加入了滤波器,有效提高了控制器的鲁棒性能。随着模糊控制理论的发展，模糊控制逐步被用于工业控制中，并取得了许多令人满意的成果。本文提出了一种基于模型预测的参数自调整模糊控制算法,并利用MATLAB的Simulink仿真工具进行了各种仿真研究。1基于模型预测的参数自调整模糊控制工业对象的传递函数
3、可表示为G(S)=Cp(S)e-7X式中：坊(S)为不含纯滞后的部分，一般可表示为一阶惯性环节。参考Smith预估控制和内模控制的结构特点,将实际对象输出的偏差和偏差变化率作为模糊控图1基于模型预测的模糊控制系统结构框图制器的输入，同时増加预测模型输出的变化率作为控制器输入。系统结构框图如图1所示，图中G/S)为预测模型为微分环节，用于求取变化率。1.1止常工况下的模糊控制规则分析Smith预估控制的原理可知，Smith控制主要是将大迟延对象分为一阶惯性环节和纯迟延部分，冉用一预测对象模拟实际对象，将预测惯性环节的输出反馈到控制器，从而提前获得对象的信息，提高控制质呈。
4、但由于采用克接反馈，预测模型与实际模型的差别将直接影响控制质量。由于实际对象的时变性,SnMh预测控制无法得到满意的效果。本文采用预测模型输出的变化率作为一个模糊变量。这样，一方面提高了系统的响应速度，保留了预测控制的优点;另一方面，尽管实际对象是时变的，但其输出的变化率的特性不会有太大变化，而且,模糊量化处理时，又把模糊变量分为若干级别，避免了微小变化对系统控制品质的影响，对象在一定范围内变化时不会对控制品质造成太大影响。图1中的模糊控制器由模糊量化、模糊控制规则、模糊变量精确化几个环节组成。模糊量化处理模块用于接收系统的定值、反馈，并通过数据处理，得到各模糊变量。设系
5、统定值为7«,对象输出为T,预测模型输岀为几,则偏差e’r及偏差变化率egeg可分别用下列算式计算：eT(k)=T0(A-)-7U)(1)ecT(k)=eT(k)-eT(k-1)(2)ecTd(k)=Td(k-1)-Td(k)(3)设e「ecr及ec加的模糊量化区间(基本论域)分别为［-切，、［-,ec。］、［-ec/0,叫】，其模糊集合的论域为｛-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,,4,5,6｝，最化后的模糊变量为Et、EC「ESd。由文献［1,2］可得到模糊控制公式：U=K^ab；T+(1-a)g+朋C帀］(4)式中：为0~1的系数，用于控制Et，EC
6、t及以品在19万方数据《自动化仪表》第23卷第8期2002年8月PROCESSAUTOMATIONINS!RUMENTATION,Vol.23,No.8,Aug.,2002控制器输岀中所占比重；K“为比例因子。各参数取值与对象特性有关。从控制规则的形成方式来讲，模糊控制规则一般采用2种方式。一种是采用模糊控制表的方式，预先把模糊控制规则形成一张控制查询表。这种方式针对性强，但使用时控制规则不易调整，通用性差。另一种是采用公式法，由公式根据模糊变量计算出模糊输出。这种方法简化了模糊控制规则的形成过程，有利于调整控制规则。从控制器的输出方式来讲，控制量的计算有2种方式:位置式
7、和增量式。采用公式法时，位置式输出相当于PD控制，易产生稳态偏差。增量式相当于PI控制,不会产生静态偏差。本文研究的是一种通用算法，故采用模糊公式法中的增量式算法。实际使用时，控制器的输岀为dU(k)=KH{.aET(k)+(1-a)ECT{k)+阿九心门U(k)=U(k-1)+d〃(k)(5)为了提高系统的调节品质，将a与”取为随调节过程变化的因子。由于是大迟延対象，为避免超调，当变化率较小时，主要根据偏差进行控制山取大些；当变化率较大时，应根据偏差变化率进行控制，a取小些。a取值可事先根据变化率E、ECt设定，也可先设定a
