第四章计算机控制系统中的控制策略ppt课件.ppt

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1、第四章计算机控制系统中的控制算法ControlArithmeticofComputerSystem7/30/20211第四章计算机控制系统中的控制算法第五节Unit5模糊控制系统FuzzyControlSystem7/30/20212第四章计算机控制系统中的控制算法本节的主要内容提出的背景预备知识模糊控制的基本原理模糊控制器的设计模糊控制器的改进模糊控制器的工业应用举例7/30/20213第四章计算机控制系统中的控制算法4-5模糊控制系统模糊控制提出的背景理论基础是美国的Zadeh教授在1965年提出的模糊数学(FuzzySets)实际应用：1974

2、年英国的Mamdani首先将模糊控制器用于蒸汽机的控制所解决的问题：对于非线性、时变、信息不足等难于建模的对象的仿人控制7/30/20214第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（1）模糊集合与隶属函数集合：具有某种特定属性的对象的全体论域：被讨论的全部对象普通集合：论域中某元素是否属于集合，非此即彼，特征函数（=0或=1），为二值逻辑。模糊集合：是对普通集合的扩展，它将=0或=1的取值范围扩大到在[0,1]整个闭区间上的任意值，记作，称为隶属函数。7/30/20215第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（2）模糊（子

3、）集的表示模糊集An一般可表示为An=(,,…,)还可表示成如下的形式An=，An=注：式中的符号是借用的隶属度关系表现符号,并不具备其本身的数学含义。7/30/20216第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（3）模糊（子）集的运算(1)交集(2)并集(3)补集7/30/20217第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（4）模糊关系及其运算普通关系：设X,Y是论域,由X和Y的元素的任意搭配得一个新的集合,记它的一个子集称为X到Y的一个普通关系。所谓“关系”,就是对X与Y的元素之间的搭配施加某种限制。设有一关系RP(X×Y),

4、用特征函数表示,即为7/30/20218第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（5）模糊关系及其运算模糊关系：设X,Y是两个非空集合,X×Y的一个模糊子集称为X到Y的一个模糊关系R。一般用F(X×Y)表示X到Y的模糊关系全体。设有一模糊关系RF(X×Y),则对于任意的(x,y)(X×Y),表示(x,y)具有关系R的程度。对于有限论域,模糊关系R可用矩阵表示,称之为模糊(关系)矩阵R,并记为R=(rij)，其中0≤rij≤1,i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。7/30/20219第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（6

5、）模糊关系的运算模糊关系仍是模糊集合，其运算与模糊集合的运算相同。设R1、R2是X×Y上的模糊关系,对所有的xX,yY,则有①相等R1=R2隶属函数相等②包含R1R2R1的隶属函数小于R2的③并R1∪R2隶属函数取两者中大的④交R1∩R2隶属函数取两者中小的⑤余隶属函数为1–7/30/202110第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-1预备知识（7）模糊关系的合成设X、Y和Z是论域,Q是X×Y上的模糊关系,R是Y×Z上的模糊关系,对所有的x∈X,z∈Z,则Q和R的合成S=Q·R定义为X到Z的模糊关系。=（∧）若Q=(qik)m×n,R=(rkj

6、)n×l,则有S=Q·R＜＞sij=(i=1,2,…,m；j=1,2,…,l)7/30/202111第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-2模糊控制的基本原理（1）模糊控制系统的基本工作原理：从操作工的控制过程来看其原理实际工业过程采样执行机构模糊化模糊控制规则模糊决策精确化模糊量模糊量精确量模糊控制器(计算机)精确量7/30/202112第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-2模糊控制的基本原理（2）模糊控制系统的主要步骤从过程采样得到的被控变量(系统输出值),计算预先选择好的系统输入值；将精确的输入变量转化为模糊量；由模糊输入变量与模糊控制规则

7、,根据模糊推理合成规则计算出模糊的控制量；由模糊控制量计算处理得到精确的控制量并输出到执行机构上。7/30/202113第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-2模糊控制的基本原理（3）模糊控制系统的组成：无特殊性模糊控制系统的特点基于操作者经验,无需建立精确的数学模型；具有较强的鲁棒性,被控对象的参数变化对控制的影响不明显；其控制机理符合人们对过程作用的直观描述和思维逻辑。模糊控制系统的缺陷7/30/202114第四章计算机控制系统中的控制算法4-5-3模糊控制系统的设计（1）确定模糊控制器的结构即确定控制器的输入变量和输出变量。常见的三种模糊控制器

8、结构1维FFC2维FFC模糊控制器EC(1)一维模糊控制器模糊控制器CEE(2)二维模糊控制器