模糊控制综述.doc

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1、模糊控制综述一、模糊控制的概念模糊控制是一种利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得困难了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。二、模糊理论及应用简史1、20世纪60年代：模糊理论的萌芽模糊理论是Zadeh在1965年提出的，自诞生之日起就一直处于各派的激烈争论中。尽管没有成为主流，但很多学者

2、毕生致力于这个领域的研究。2、20世纪70年代：模糊理论继续发展并出现实际应用20世纪70年代出现了处理实际系统的模糊控制器。1975年，Mamdani和Assilian创立了模糊控制器的基本框架，并用于控制蒸汽机。3、20世纪80年代：模糊理论的大规模应用使其产生巨大飞跃1980年，Sugeno开创了日本的首次模糊应用——控制一家富士电子水净化厂。1983年，他又开始研究模糊机器人。20世纪80年代初，日立公司开始给仙台地铁开发模糊系统。4、20世纪90年代：模糊理论仍有更多挑战三、模糊数学原理模糊数学为模糊系统与模糊控制的发展提供了起点和基本语言。模糊数学本身就

3、是一个巨大的领域，其原理是用模糊集合的概念取代经典集合的概念而发展来的。按照这种方式，所有的经典数学分支都可以被“模糊化”，于是诞生了模糊测度理论、模糊拓扑、模糊算术和模糊分析等。模糊数学仅有一部分可应用到工程中。模糊系统和模糊控制涉及到的概念有模糊集合、模糊集合的运算、模糊关系等。四、模糊系统模糊系统由四个部分组成：模糊规则库、模糊推理机、模糊器和解模糊器。模糊规则库是由模糊IF-THEN规则集合组成的。它是模糊系统的核心，从这个意义上讲，模糊系统的其他部分是以一种合理而有效的方式来执行这些规则的。在模糊推理机中，模糊逻辑原理常用于将模糊规则库中的IF-THEN规

4、则组合成一个从U上的模糊集A到V上的模糊集B的映射。有两种推理方法：组合推理和独立推理。人们提出了五种推理机（乘积推理机、最小推理机、Lukasisewicz推理机、Zadeh推理机和Dienes-Rescher推理机）。在大多数应用中，模糊系统的输入输出是实值数，所以必须在模糊推理机和外部环境之间构建某些界面，这就是模糊器和解模糊器。模糊器（Fuzzifiers）是一实值点到模糊集的映射。有三种模糊器：单值模糊器、高斯模糊器、三角形模糊器。解模糊器是模糊集向清晰点的一种映射。有重心解模糊器、中心平均解模糊器、最大值解模糊器。五、模糊控制的典型应用1、基于模糊控制的

5、感应电动机恒流软起动运用模糊控制方法，对感应电动机的起动过程采用以晶体闸管为主电路元件，单片机为控制核心。这种方法系统超凋量小。响应快，起动过程比较平稳．能较好地解决传统方法和PID控制方法存在的缺点，可以提高整个系统的可靠性。2、基于模糊控制的节电照明控制系统采用模糊控制的方法设计出一个节电控制器。在初始阶段，以220V电压输出，等日光灯运行稳定后再降到200V，190V或180V低电压输出。系统通过不断检测在线电压值来获取其与标准电压值的差E。偏差变化CE以及控制量变化U进行模糊化。进而通过查量化因子及比例因子修正表对E和CE进行重新量化。然后查模糊控制规则表，

6、对输出量电压进行处理。实验证明，该节电照明控制系统的节电效率为25％左右。该系统仅具有节电、延长灯泡寿命的功能，而且能使日光灯在电压波动较大范围内稳定运行。3、基于模糊控制的中央空调房间温度控制系统：针对被控对象具有较大的惯性和迟延，传递函数具有非线形和时变性。设计可调整的模糊控制器。硬件选择ST62TOIC单片机，其特点是宽电源电压3～6V，宽温40～125℃，低功耗，可直接驱动晶闸管。从而使中央空调更节能，人感觉更舒适。模糊系统一直广泛应用于各个领域，从控制、信号处理、通信、集成电路制造到商业专家系统、医药、行为科学等。典型的产品有模糊洗衣机、数字图像稳定器等。

7、六、模糊控制的优势1、模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。2、由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。3、基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。