模糊控制技术在换热器控制系统中的应用(四)
责任编辑：chinalng 浏览：28982次 时间： 2009-09-02 12:03:09
免职声明：本网站为公益性网站，部分信息来自网络，如果涉及贵网站的知识产权，请及时反馈，我们承诺第一时间删除！
This website is a public welfare website, part of the information from the Internet, if it involves the intellectual property rights of your website, please timely feedback, we promise to delete the first time.
电话Tel: 19550540085: QQ号: 929496072 or 邮箱Email: Lng@vip.qq.com
摘要:4.4 模糊化方法将精确量转化为模糊量的过程称为模糊化.每一个语言变量的语言值都对应一个模糊集,要确定这些模糊子集的隶属度函数,才可进行模糊化这一步.模糊化就是把输入的数据根据输入变量模糊子集的隶属度函数,找出相应的隶属度的过程.本文是将精确量离散化,如把..
|
4.4 模糊化方法 将精确量转化为模糊量的过程称为模糊化.每一个语言变量的语言值都对应一个模糊集,要确定这些模糊子集的隶属度函数,才可进行模糊化这一步.模糊化就是把输入的数据根据输入变量模糊子集的隶属度函数,找出相应的隶属度的过程.本文是将精确量离散化,如把在[-6, +6]之间变化的连续量分为 七个档次,每个档次对应一个模糊集,这样处理使模 糊化过程简单.如下表1所示,在[-6, +6]区间的 离散化了的精确量与表示模糊语言的模糊量建立了 关系,这样就可以将[-6, +6]之间的任意的精确量用模糊量Y来表示,如表1.  4.5 模糊控制器的控制规则[6] 模糊控制器的控制规则是基于手动控制策略,而 手动控制策略又是人们通过学习、试验以及长期经验 积累而逐渐形成的,存储在操作者头脑中的一种技术 知识集合.手动控制作用同自动控制系统中的控制器 的作用基本相同,所不同的是手动控制决策是基于操 作系统经验和技术知识,而控制器的控制决策是基于 某种控制算法的数值运算.利用模糊集合理论和语言 变量的概念,可以把利用语言归纳的手动控制策略上 升为数值运算,于是可以利用计算机完成这个任务以 代替手动控制,从而实现模糊自动控制.模糊控制是 一种智能控制,控制规则是对人类行为和决策分析过 程最自然的描述方式,基于手动控制策略的模糊控制 规则可以用条件语句“IF……THEN……”的形式加以 描述,它建立了前件中的状态变量和后件中的控制变 量之间的联系. 设温度的误差为E,温度误差的变化为EC,热水 流量的变化为U,假定选取E及EC的语言变量的词 集均为: {NB, NM, NS, NO, PO, PS, PM, PB }选取 U的语言变量词集为: {NB, NM, NS, O, PS, PM, PB }分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正 大.现将操作者在操作过程中遇到的各种可能出现的 情况和相应控制策略绘制成表2.  首先考虑误差为负的情况,当误差为负大的时候,若当误差变化为负,这时误差有增大的趋势,为尽快消除己有的负大误差并抑制误差变大,所以控制量的变化取正大.当误差为负而误差变化为正时,系统 本身己有减少误差的趋势,所以为尽快消除误差且又 不超调,应取较小的控制量.若误差变化为正大或正中时,控制量不宜增大,否则造成超调会产生正误差, 因此这时控制量变化取为0等级.当误差为负小时, 系统接近稳态,若误差变化为负,选取控制量变化为 正中以抑制误差往负方向变化;若误差变化为正,系 统本身有趋势消除负小的误差,选取控制量变化为正小即可. 上述选取控制量变化的原则是:当误差大或较大时,选择控制量以尽快消除误差为主,而当误差小或 较小时,选择控制量要注意防止超调,以系统的稳定性为主要出发点. 4.6 仿真比较 本文在基于MATLAB下对两种控制系统进行了仿真比较,控制过程的输出曲线如图6所示. 从上面的仿真结果可以看出, PID控制响应速度快、超调量大、震荡周期多、稳定时间长,而且当被控对象参数发生大的变化时,控制品质明显变差,抗干扰能力和鲁棒性均较差.模糊控制无超调、调节时间短、响应速度快、稳态性能好、无稳态误差.当被控对象参数和模型结构发生大的变化时,从其超调量、响应速度、稳定性、控制精度等方面来看,控制品质明显优于PID控制,具有较强的抗干扰能力和很好的鲁棒性,有很好的控制效果.  5 结论 将模糊控制用于换热器的出口水温控制,经计算机仿真试验表明:模糊控制系统在抑制超调、加速响应、消除稳态误差、减少震荡周期等方面都得到了提 高,使系统的稳定性、抗干扰性、鲁棒性能均优于常规 PID控制,能很好地满足系统控制性能的要求.而且, 这种控制器具有结构简单、待整定参数少、控制规则 简便、易实现、调试方便、适应性强等特点,在换热器 出口温度控制中是一种很好的控制方法. 参考文献: [1]孟庆明.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社, 2003. [2]孔微,谷丽哪,于飞.积分在提高模糊控制器精度中的 作用[J].青岛化工学院学报, 2001, 22( l): 66-68. [3]贺云波,简林,林廷沂,等.模糊控制器的3种积分改 进方法对比及应用[J].机床与液压, 2001(1): 34-35. [4]张玮,宋年年.提高模糊控制精度的研究现状[J].科 技情报开发与经济, 2002(2): 114-116. [5]朱良红,王永初.模糊与积分混合控制器[J].华侨大 学学报(自然科学出版), 2003, 24(3): 285-289. [6]楼顺天,胡昌华,张伟.基于MATLAB的系统分析与设 计———模糊系统[M].西安:西安科技大学出版社, 2001. |
分享到:
