模糊控制的幾個(gè)理論和應(yīng)用問(wèn)題.pdf

1、模糊理論自誕生就受到了控制界的關(guān)注和重視，模糊控制技術(shù)在許多領(lǐng)域取得了飛速的發(fā)展，它能有效地利用專家知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)的操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化控制策略，因而廣泛地應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，特別是具有大滯后、非線性和不確定特性的對(duì)象。近年來(lái)，伴隨著模糊控制在工程應(yīng)用的巨大成功，許多研究人員開始著眼于模糊控制的理論研究以揭開模糊控制器的本質(zhì)結(jié)構(gòu)并提高模糊控制器的性能，模糊系統(tǒng)的逼近特性、自適應(yīng)模糊控制器就是其中的兩個(gè)重要研究方向，將模糊控制同其它控制手段相融合而

2、形成的復(fù)合控制也是目前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)之一?；诖?，本文重點(diǎn)對(duì)以上提及的幾個(gè)模糊控制的理論和應(yīng)用問(wèn)題展開研究。
　　在第3章對(duì)模糊系統(tǒng)的逼近特性進(jìn)行了研究，定量分析了具有不同構(gòu)成的模糊系統(tǒng)的逼近能力，利用模糊基函數(shù)推導(dǎo)了各種類型的模糊系統(tǒng)的逼近誤差邊界，并對(duì)各種模糊系統(tǒng)的逼近特性進(jìn)行了比較，證明了采用標(biāo)準(zhǔn)三角形隸屬函數(shù)的模糊系統(tǒng)的逼近特性優(yōu)于采用其它隸屬函數(shù)的模糊系統(tǒng)，而T-S模糊系統(tǒng)的逼近特性優(yōu)于Mamdani模糊系統(tǒng)。還對(duì)不同

3、推理算子和解模糊方式對(duì)模糊系統(tǒng)逼近精度的影響進(jìn)行了研究，表明具有代數(shù)積和中心平均解模糊器的模糊系統(tǒng)具有較好的逼近特性，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造了一種新型的具有3階逼近精度的模糊系統(tǒng)。
　　在第4章針對(duì)具有非線性和不確定特性的對(duì)象提出了一種新型的自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)方案。利用模糊系統(tǒng)的逼近特性，通過(guò)調(diào)整模糊控制器的參數(shù)在線逼近未知對(duì)象的特性，從而獲得理想的控制律，或者直接構(gòu)造模糊系統(tǒng)來(lái)逼近理想的控制律。之后采用Popov超穩(wěn)定理論提出了新型

4、的自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)方案，確保系統(tǒng)狀態(tài)漸近穩(wěn)定和參數(shù)收斂。針對(duì)不同的需求在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中分別引入了Mamdani模型和T-S模型得到了不同類型的自適應(yīng)控制律，并通過(guò)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了方案的有效性。同其它基于 Lyapunov穩(wěn)定理論的設(shè)計(jì)方案相比，本方案將模糊系統(tǒng)最小逼近誤差的限制從誤差平方可積放寬到誤差有界，這在實(shí)際的模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中更容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)方案避開了復(fù)雜的Lyapunov函數(shù)構(gòu)造問(wèn)題，可以獲得更為一般的自適應(yīng)律形式，能有效改善狀態(tài)和

5、參數(shù)收斂的速度，為自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計(jì)提供了一種新的途徑。
　　最后，在第5章將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于多聯(lián)式變制冷流量（Multiple Variable Refrigerant Volume, MVRV）空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于MVRV中各房間對(duì)象特性的差異以及內(nèi)機(jī)的制冷/熱管線長(zhǎng)度各不相同，造成對(duì)象的參數(shù)特別是滯后時(shí)間相差很大，給系統(tǒng)的建模和穩(wěn)定控制帶來(lái)了一定的難度。本文針對(duì)MVRV中存在的參數(shù)時(shí)變和不確定滯后特性，提出了一種新

6、型的改進(jìn) Smith預(yù)估控制方案。先分析了基本的Smith預(yù)估器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和不足，之后采用相關(guān)性分析方法補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí)滯的不確定因素，通過(guò)引入平均幅度差函數(shù)AMDF實(shí)時(shí)估算對(duì)象的滯后時(shí)間；又針對(duì)AMDF函數(shù)受增益匹配誤差影響較大的問(wèn)題設(shè)計(jì)了模糊補(bǔ)償器，在線對(duì)Smith預(yù)估器的增益進(jìn)行修正，從而在模型參數(shù)不完全匹配的情況下控制系統(tǒng)也能保持良好的控制特性和參數(shù)適應(yīng)性。仿真結(jié)果顯示了該方案能有效抑制參數(shù)時(shí)變帶來(lái)的影響，同傳統(tǒng)的Smith預(yù)估器相