模糊控制算法-上課講義.ppt

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1、模糊控制算法-模糊數(shù)學(xué)并不是讓數(shù)學(xué)變成模模糊糊的東西，而是用數(shù)學(xué)工具對模糊現(xiàn)象進(jìn)行描述和分析。模糊數(shù)學(xué)是對經(jīng)典數(shù)學(xué)的擴(kuò)展，它在經(jīng)典集合理論的基礎(chǔ)上引入了“隸屬函數(shù)”的概念，來描述事物對模糊概念的從屬程度１、什么叫模糊控制？所謂模糊控制，就是對難以用已有規(guī)律描述的復(fù)雜系統(tǒng)，采用自然語言（如大、中、小）加以敘述，借助定性的、不精確的及模糊的條件語句來表達(dá)，模糊控制是一種基于語言的一種智能控制2、為什么采用模糊控制？傳統(tǒng)的自動(dòng)控制控制器的綜合設(shè)計(jì)都要建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型(即傳遞函數(shù)模型或狀態(tài)空間模型)的基礎(chǔ)上，但是在實(shí)際中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，油氣混合過程、缸內(nèi)燃燒過程等)

2、，很難找出精確的數(shù)學(xué)模型。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大。因?yàn)槟：刂撇挥媒?shù)學(xué)模型不需要預(yù)先知道過程精確的數(shù)學(xué)模型。要研制智能化的汽車，就離不開模糊控制技術(shù)如汽車空調(diào)：人體舒適度的模糊性和空調(diào)復(fù)雜系統(tǒng)3、模糊控制的特點(diǎn)1）無需知道被控對象的數(shù)學(xué)模型2）反映人類智慧思維的智能控制3）易被人們所接受4）構(gòu)造容易5）魯棒性好3、工作原理把由各種傳感器測出的精確量轉(zhuǎn)換成為適于模糊運(yùn)算的模糊量,然后將這些量在模糊控制器中加以運(yùn)算,最后再將運(yùn)算結(jié)果中的模糊量轉(zhuǎn)換為精確量,以便對各執(zhí)行器進(jìn)行具體的操作控制。在模糊控制中,存在著一個(gè)模糊量和精確量之間相互轉(zhuǎn)化的問題模糊控制原理圖s:

3、系統(tǒng)的設(shè)定值。x1,x2:模糊控制的輸入(精確量)。X1,X2:模糊量化處理后的模糊量。U:經(jīng)過模糊控制規(guī)則和近似推理后得出的模糊控制量。u:經(jīng)模糊判決后得到的控制量(精確量)。y:對象的輸出。也可以表示成工作步驟：輸入量模糊化建立模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理輸出量反模糊3、模糊控制的特點(diǎn)①適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控　　　對象，②是一種語言變量控制器③從屬于智能控制的范疇。該系統(tǒng)尤其適于非線性，時(shí)變，滯后系統(tǒng)的控制④抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，并對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性。二、模糊控制在汽車的應(yīng)用方面1、ABS防抱死系統(tǒng)：工況的多變及輪胎的非線性2、汽車巡航系統(tǒng)：外界負(fù)荷的擾動(dòng)、

4、汽車質(zhì)量和傳動(dòng)系效率的不確定性、被控對象的強(qiáng)非線性3、汽車空調(diào)：人體舒適感的模糊性和空調(diào)復(fù)雜結(jié)構(gòu)4、半主動(dòng)懸架：系統(tǒng)參數(shù)不穩(wěn)定性5、發(fā)動(dòng)機(jī)三、在汽車空調(diào)上的應(yīng)用對汽車空調(diào)系統(tǒng)的要求：★技術(shù)性能和控制性能優(yōu)良，滿足人體舒適性的要求；★節(jié)能自動(dòng)控制的應(yīng)用是達(dá)到這兩方面要求的一個(gè)重要途徑。經(jīng)典控制理論：建立數(shù)學(xué)模型現(xiàn)代控制理論：狀態(tài)方程空調(diào)器為典型的傳質(zhì)換熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)和內(nèi)部物理過程復(fù)雜，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。汽車空調(diào)由于工作條件多變，用傳統(tǒng)的控制方法如:PID控制，難以獲得較好的控制效果。對于環(huán)境干擾，魯棒性好，能夠抑制非線性因素對控制器的影響控制過程：1、根據(jù)溫度傳感器和濕度傳感器

5、測定的溫度濕度，以人體舒適感為基礎(chǔ)，對車廂溫度進(jìn)行模糊修正2、根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)測溫度，用模糊控制原則推論控制輸出3、根據(jù)室外溫度、乘車滿員率對控制輸出進(jìn)行熱負(fù)荷模糊修正。4、根據(jù)車門啟閉情況，對控制輸出進(jìn)行修正全空調(diào)型客車空調(diào)原理圖1、外進(jìn)風(fēng);2出風(fēng)口;3蒸發(fā)器風(fēng)機(jī):4蒸發(fā)器芯;5熱水器芯:6溫度門:7、出風(fēng)口:8車內(nèi)進(jìn)風(fēng)模糊控制是基于語言的控制模糊語言集的組成：T（E）T（E）={負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}用模糊語言變量E來描述偏差，或用符號表示負(fù)大NB（NegativeBig）、負(fù)中NM（NegativeMedium）、負(fù)小NS（NegativeSmall）、零

6、ZE（Zero）、正小PS（PositiveSmall）、正中PM（PositiveMedium），正大PB（PositiveBig），則：T（E）={NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}建立隸屬函數(shù)：各參數(shù)對相應(yīng)子集的隸屬函數(shù)分別由不同的函數(shù)族決定。參數(shù)的相應(yīng)子集指該參數(shù)被人為地劃分成的等級所構(gòu)成的一組模糊集合。相應(yīng)子集的多少，由控制精度決定。例如，參數(shù)“溫差”的相應(yīng)子集可以是“正大，正小，負(fù)小，負(fù)大”，也可以是“正大，正中，正小，負(fù)小，負(fù)中，負(fù)大”，后者比前者模糊子集多，因而控制精度更高（在其它條件相同的情況下）。溫度偏差x的相應(yīng)子集為：正大：u(ⅹ)=1-1/（1+0

7、.5X2）(X>0)正中：u(ⅹ)=1/（1+（x-2）2）(X>0)正?。簎(ⅹ)=1/（1+(x-1)2）(X>0)正很?。簎(ⅹ)=1/（1+0.5X2）(X>0)負(fù)很?。簎(ⅹ)=1/（1+0.5X2）(X<0)負(fù)?。簎(ⅹ)=1/（1+(x+1)2）(X<0)負(fù)中：u(ⅹ)=1/（1+(x+2)2）(X<0)負(fù)大：u(ⅹ)=1-1/（1+0.5X2）(X<0)1）根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)2）根據(jù)熟練工人的經(jīng)驗(yàn)3）建立控制對象的模糊模型溫度偏差E的隸屬函數(shù)溫度變化率Eu的隸屬函數(shù)控制