先进控制技术-模糊控制ppt课件.ppt

《先进控制技术-模糊控制ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、先进控制技术模糊控制彭超1内容要点1.引言2.模糊数学基础3.模糊控制的基本原理4.模糊控制系统5.模糊控制应用实例2引言控制系统简介控制系统的基本结构可分为：开环控制系统闭环控制系统它们以被控对象的状态变量是否引入负反馈到控制器来予以区分。3引言输出量控制装置被控对象给定值开环控制系统适用于控制对象变化缓慢，不能建立系统数学模型的，控制精度要求不高的场合。开环控制系统按给定值操纵的开环控制4引言闭环控制系统从被控对象检测出状态变量值，并以此检测值与目标期望值（给定值）进行比较，以偏差值作为控制器的输入量，由控制器按某种数学模型进行运算后的结果，作为控制量。5

2、引言传统控制方法的局限性若用计算机实现传统控制方法：A.首先要设定控制目标值。B.根据被控对象的特性变化和环境变化，通过负反馈原理，不断进行调节,以跟踪所设定的目标值。C.设计一个满足控制目标的控制器，必须要有数学模型。实际实现很困难，特别是对复杂的非线性系统和多因素的时变系统。6引言随着系统复杂程度的提高，将难以建立系统的精确数学模型和满足实时控制的要求。人们希望探索一种除数学模型以外的描述手段和处理方法。例如：骑自行车水箱水温控制模糊控制理论的产生和发展7引言模糊控制就是模仿人的控制过程，其中包含了人的控制经验和知识。模糊控制方法既可用于简单的控制对象，也

3、可用于复杂的过程。模糊控制以模糊集合论作为数学基础。1965年L.A.Zadeh(美国教授)首先提出了模糊集合的概念。1974年E.H.Mamdani(英国教授)首先将模糊集合理论应用于加热器的控制。8引言模糊控制的主要应用领域航空航天无人驾驶车辆生产调度系统能源生产系统过程控制系统机器人9引言中国863高技术计划项目，包括自动化领域的计算机集成制造系统和智能机器人两个主题。10引言日本SONY公司二足步行机械人SDR-4X日本安川公司娱乐机械狗11引言模糊控制的主要应用领域12引言模糊控制的概念和特点模糊控制(Fuzzycontrol)是指模糊理论在控制技术

4、上的应用。用语言变量代替数学变量或两者结合应用;用模糊条件语句来刻画变量间的函数关系;用模糊算法来刻画复杂关系，模拟人类学习和自适应能力。13引言把模糊数学理论应用于自动控制领域，从而产生的控制方法称为模糊控制方法。传统控制依赖于被控系统的数学模型；模糊逻辑控制依赖于被控系统的物理特性。模糊逻辑控制方法14模糊数学基础模糊集合与经典集合经典集合---描述清晰概念模糊集合—描述不确定的念康托（Cantor,G.F.P.1845年—1918年），德国数学家把若干确定的有区别的（不论是具体的或抽象的）事物合并起来，看作一个整体，就称为一个集合，其中各事物(对象)称为

5、该集合的元素。属于不属于15模糊数学基础经典集合1.基本概念论域：当讨论某个概念的外延或考虑某个问题的议题时，总会圈定一个讨论的范围，这个范围称为论域。元素：论域中的每个对象称为元素。集合：在某一论域中，具有某种特定属性的对象的全体成为该论域中的一个集合。16模糊数学基础相互关系的常用符号有：表示元素属于集合，表示元素不属于集合，表示集合中的所有元素表示集合中存在元素经典集合17模糊数学基础模糊性总是伴随复杂性而出现的，复杂性意味着因素的多样性，联系的多样性。事物的普通联系造成了事物的复杂性和模糊性。模糊性也起源于事物的发展变化性，变化性就是不确定性。过渡阶段

6、的事物表现为从属于到不属于的变化过程的渐进性。模糊集合18模糊数学基础模糊概念天气冷热雨的大小风的强弱人的胖瘦年龄大小个子高低19模糊数学基础日常生活中的成年人、青年人、高个子、冷与热等等都是一些不分明的模糊的概念，对这样的概念，传统的集合论显得无能为力，因此，美国控制论专家L.A.Zadeh于1965年提出了模糊集合用以描述模糊概念。模糊集合20模糊数学基础模糊集合的基本概念及其表示方法定义：所谓给定了论域U上的一个模糊集A是指：对任何，都指定了一个数与之对应，它叫做x对A的隶属度。这意味着构造了一个映射，这个映射称为A的隶属函数。21模糊数学基础符号意义：

7、模糊集合用大写字母A表示，隶属度函数用来表示。A中的元素用x来表示，则称为x属于A的隶属度，表示论域中的元素x属于其模糊子集A的程度。U表示集合的全体，即论域。模糊集合可以表示为：22模糊数学基础23模糊控制的工作原理模糊控制的基本思想将人类专家对特定对象的控制经验，运用模糊集理论进行量化，转化为可数学实现的控制器，从而实现对被控对象的控制。人类专家的控制经验是如何转化为数字控制器的？人类对热水器水温的调节控制思想：如果水温偏高，就把燃气阀关小；如果水温偏低，就把燃气阀开大。24模糊控制的工作原理模糊控制的基本思想将人类专家对特定对象的控制经验，运用模糊集理论

8、进行量化，转化为可数学实现的控制器，从