過程控制系統(tǒng)習(xí)題解答教程文件

1、過程控制系統(tǒng)習(xí)題解答過程控制系統(tǒng)習(xí)題解答1-1試簡述過程控制的發(fā)展概況及各個階段的主要特點。答：第一個階段50年代前后：實現(xiàn)了儀表化和局部自動化，其特點：1、過程檢測控制儀表采用基地式儀表和部分單元組合式儀表2、過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大多數(shù)是單輸入、單輸出系統(tǒng)3、被控參數(shù)主要是溫度、壓力、流量和液位四種參數(shù)4、控制的目的是保持這些過程參數(shù)的穩(wěn)定，消除或減少主要擾動對生產(chǎn)過程的影響5、過程控制理論是以頻率法和根軌跡法為主體的經(jīng)典控制理論，主要解決單輸入、單輸出的定值控制系統(tǒng)的分析和綜合問題第二個階段60年代來：大量采用氣動和電動單元組合儀表，其特點：1、過程控制儀表開始將各個單元劃分為更小的功能，適應(yīng)

2、比較復(fù)雜的模擬和邏輯規(guī)律相結(jié)合的控制系統(tǒng)2、計算機系統(tǒng)開始運用于過程控制3、過程控制系統(tǒng)方面為了特殊的工藝要求，相繼開發(fā)和應(yīng)用了各種復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)（審級控制、比值控制、均勻控制、前饋控制、選擇性控制）4、在過程控制理論方面，現(xiàn)代控制理論的得到了應(yīng)用第三個階段70年代以來：現(xiàn)代過程控制的新階段 一一計算機時代，其特點：1、對全工廠或整個工藝流程的集中控制、應(yīng)用計算系統(tǒng)進行多參數(shù)綜合控制2、自動化技術(shù)工具方面有了新發(fā)展，以微處理器為核心的智能單元組合儀表和開發(fā)和廣泛應(yīng)用3、在線成分檢測與數(shù)據(jù)處理的測量變送器的應(yīng)用4、集散控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用第四個階段80年代以后：飛躍的發(fā)展，其特點：1、現(xiàn)代控制

3、理論的應(yīng)用大大促進了過程控制的發(fā)展2、過程控制的結(jié)構(gòu)已稱為具有高度自動化的集中、遠動控制中心3、過程控制的概念更大的發(fā)展，包括先進的管理系統(tǒng)、調(diào)度和優(yōu)化等。1-2與其它自動控制相比，過程控制有哪些優(yōu)點？為什么說過程控制的控制過程多屬慢過 程？過程控制的特點是與其它自動控制系統(tǒng)相比較而言的。一、連續(xù)生產(chǎn)過程的自動控制連續(xù)控制指連續(xù)生產(chǎn)過程的自動控制，其被控量需定量控制，而且應(yīng)是連續(xù)可調(diào)的。若控制動作在時間 上是離散的（如采用控制系統(tǒng)等），但是其被控量需定量控制，也歸入過程控制。二、過程控制系統(tǒng)由過程檢測、控制儀表組成過程控制是通過各種檢測儀表、控制儀表和電子計算機等自動化技術(shù)工具，對整個生產(chǎn)過程

4、進行自動檢測、自動監(jiān)督和自動控制。一個過程控制系統(tǒng)是由被控過程和檢測控制儀表兩部分組成。三、被控過程是多種多樣的、非電量的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，工業(yè)過程日趨復(fù)雜，工藝要求各異，產(chǎn)品多種多樣；動態(tài)特性具有大慣性、大滯 后、非線性特性。有些過程的機理（如發(fā)酵等）復(fù)雜，很難用目前過程辨識方法建立過程的精確數(shù)學(xué)模 型，因此設(shè)計能適應(yīng)各種過程的控制系統(tǒng)并非易事。四、過程控制的控制過程多屬慢過程，而且多半為參量控制因為大慣性、大滯后等特性，決定了過程控制的控制過程多屬慢過程；在一些特殊工業(yè)生產(chǎn)過程中，采 用一些物理量和化學(xué)量來表征其生產(chǎn)過程狀況，故需要對過程參數(shù)進行自動檢測和自動控制，所以過程 控制多半為參

5、量控制。五、過程控制方案十分豐富過程控制系統(tǒng)的設(shè)計是以被控過程的特性為依據(jù)的。過程特性：多變量、分布參數(shù)、大慣性、大滯后和非線性等。單變量控制系統(tǒng)、多變量控制系統(tǒng)；儀表過程控制系統(tǒng)、計算機集散控制系統(tǒng)；復(fù)雜控制系統(tǒng)，滿足特 定要求的控制系統(tǒng)。六、定值控制是過程控制的一種常用方式過程控制的目的：消除或減小外界干擾對被控量的影響，使被控量能穩(wěn)定控制在給定值上，使工業(yè)生產(chǎn)能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低耗能的目標。1-3什么是過程控制系統(tǒng)，其基本分類方法有哪些？過程控制系統(tǒng)：工業(yè)生產(chǎn)過程中自動控制系統(tǒng)的被控量是溫度、壓力、流量、液位、成分、粘度、濕度和pH等這樣一些過程變量的系統(tǒng)。1、按過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點分

6、1）反饋控制系統(tǒng)：是根據(jù)系統(tǒng)被控量的偏差進行工作，偏差值是控制的依據(jù)，最后達到消除或減小偏差的目的。2）前饋控制系統(tǒng)：直接根據(jù)擾動量的大小進行工作，擾動是控制的依據(jù)。3、前饋一反饋控制系統(tǒng)（復(fù)合控制系統(tǒng)）：充分結(jié)合兩者的有點，大大提高控制質(zhì)量。2、按給定值信號的特點來分類定值控制系統(tǒng)：是指系統(tǒng)被控量的給定值保持在規(guī)定值不變，或在小范圍附近不變。2、程序控制系統(tǒng)：是被控量的給定值按預(yù)定的時間程序變化工作，目的是使系統(tǒng)被控量按工藝要求規(guī)定 的程序自動變化。加熱升溫或逐次降溫等。3、隨動控制系統(tǒng)：是一種被控量的給定值隨時間任意變化的控制系統(tǒng)，主要作用是克服一切擾動，使控 量快速跟隨給定值而變化?？諝?/p>

7、量與燃料量的關(guān)系。1-4何為集散控制系統(tǒng)，試述其基本組成與各部分的作用原理。集散控制系統(tǒng)是分布（分散）控制系統(tǒng) （Distributed Control System）的簡稱，國內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4c技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。集散控制系統(tǒng)經(jīng)歷了三代的發(fā)展，但從基本機構(gòu)上來看，他們有相同的 特性，其基本結(jié)構(gòu)可分為三大部分?，F(xiàn)場控制裝置：完成模擬量與數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換，

8、完成控制算法的各種運算，對輸入量和輸出量進 行有關(guān)的軟件濾波及其他的一些運算。操作管理裝置：操作員通過操作管理裝置了解生產(chǎn)的運行狀況，并發(fā)出操作指令給生產(chǎn)過程。生產(chǎn) 過程的各種參數(shù)在操作管理裝置上顯示，以便于操作人員監(jiān)視和操作。通信系統(tǒng)：過程控制裝置與操作管理之間需要有一個橋梁來完成數(shù)據(jù)之間的傳遞和交換，這就是通信系統(tǒng)。2-1何為被控過程及其數(shù)學(xué)模型，模型一般可分為哪幾類，它與過程控制有何關(guān)系？被控過程是指正在運行中的多種多樣的被控制的生產(chǎn)工藝設(shè)備。被控過程的數(shù)學(xué)模型是指過程在各輸入量作用下，其相應(yīng)的輸出量變化函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達 式。過程數(shù)學(xué)模型的兩種描述形式：非參量形式：即用曲線或數(shù)據(jù)表格來

9、表示（形象、直觀，但對進行系統(tǒng)的設(shè)計和綜合不方便）。參量形式：即用數(shù)學(xué)方程來表示（方便，描述形式有：微分方程、傳遞函數(shù)、差分方程、脈沖響應(yīng)函數(shù)、狀態(tài)方程等）。2-2什么是過程通道？什么是過程的控制通道和擾動通道？它們的數(shù)學(xué)模型是否相同？為什么？過程通道：輸入量與輸出量間的信號聯(lián)系。擾動通道：擾動作用與被控量間的信號聯(lián)系?？刂仆ǖ溃嚎刂谱饔门c被控量間的信號聯(lián)系。不同，因為同一個系統(tǒng)，通道不同，輸入輸出關(guān)系不同，其數(shù)學(xué)模型亦不一樣。2-3從階躍響應(yīng)曲線看，大多數(shù)被控過程有何特點？絕大部分工業(yè)過程的動態(tài)特性具有自衡能力，因此其模型可以近似為以下幾類：近似地以一階、二階、一階加滯后、二階加滯后特性之一

10、來描述。2-4試述研究過程建模的主要目的及其建模方法？1 .設(shè)計過程控制系統(tǒng)和整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。2 .進行仿真試驗研究。3 .指導(dǎo)生產(chǎn)工藝設(shè)備的設(shè)計。4 .培訓(xùn)運行操作人員。機理法：又稱數(shù)學(xué)分析法或者理論建模法，根據(jù)過程的內(nèi)在機理，通過靜態(tài)與動態(tài)物料平衡 和能量平衡等關(guān)系用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法求取過程的數(shù)學(xué)模型。試驗法：在實際的生產(chǎn)過程中，根據(jù)過程的輸入、輸出的實驗數(shù)據(jù)來獲得過程的數(shù)學(xué)模型。2-6圖示液位控制過程的輸入量為 q1,流出量為q2、q3,液位h為被控變量，C為容量系數(shù)，并設(shè)Ri、R2、R3均為線性液阻。要求:1)列出液位過程的微分方程組;2)畫出液位控制過程框圖;3)求取液位過程的傳遞函數(shù)

11、。qi q2q3q2 q3dhC,q dtd hC dtq2hR2h q3R3Qi(s)H(s)Qi(s)1Cs R21R32-13已知某液位過程的階躍相應(yīng)數(shù)值t/s 0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 h/mm 0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 18.4 19.2 19.6 當其階躍擾動量為20%時要求：畫出液位過程的階躍響應(yīng)曲線；用一階加滯后環(huán)節(jié)近似描述2018161412108642010020030040050060010.90.80.70.60.50.40.30.20.1

12、010020030040050060020K0=一=100,0.2t=0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600;h=0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 18.4 19.2 19.6; hstar=h/20;spline(hstar(2:14),t(2:14),0.39)得 t1128.9spline(hstar(2:14),t(2:14),0.63)得 t2 200.5T0=2(t2 t1) =143.2=2t1 t2 =57.3spline(t,hstar, 57.3)得 0.09較小接

13、近 0;當 t4 0.8T0171.9 spline(t,hstar,171.9)得 0.564 與 0.55 較接近;當 t5 2To343.7 spline(t,hstar,343.7)得 0.889 與 0.865 較接近;該過程可用一階加滯后環(huán)節(jié)近似描述。2-18何為測量和測量誤差？什么是儀表的精度等級？若用測量范圍為0-200攝氏度的溫度計測溫，在正常工作條件下，進行數(shù)次測量，其誤差分別為-0.2,0,0.1,0.3,試確定該儀表的精度等級？測量：利用一個已知的單位量與被測的同類量進行比較，通過比較可知被測量是已知單位量若干倍的過程。測量誤差-在測量過程中測量結(jié)果與被測量的真值之間會

14、有一定的差值。它反映了測量結(jié)果 的可靠程度。絕對誤差的最大值為0.3,0.3/200=0.15%,所以精度等級為0.22-21試述在工程應(yīng)用中，利用熱電偶和熱電阻測溫時，必須注意哪些主要問題？熱電偶要注意補償導(dǎo)線和冷端溫度補償，熱電偶用于較高溫度測量，500度以下用熱電阻；熱電偶使用時注意正確使用補償導(dǎo)線的類型并注意配套連接。熱電阻測溫應(yīng)該注意三線制接線方法；也可以采用四線制接法。安裝時要求儀表與介質(zhì)充分接觸；注意使用現(xiàn)場的工作環(huán)境，合理選擇儀表的精度和量程，正確選擇安裝位置，采用正確安裝方法等保證儀表正常工作。2-29為什么說溫度、流量、液位等過程都可通過壓力間接測量？在工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力

15、與溫度、流量或液位之間成單信函數(shù)關(guān)系。2-38在工程應(yīng)用中選用液位檢測儀表需注意哪些問題？(1)檢測精度對于計量和經(jīng)濟核算的場合，應(yīng)選用精度等級較高的液位檢測儀表，如超聲波液位計的精度為土 5mm,對于一般檢測精度可選用其它的液位計。(2)工作條件 對于測量高溫、高壓、低溫、高粘度、腐蝕性、泥漿等特殊介質(zhì)或在其他方法難以檢測的各種惡劣條件下的某些特殊場合(3)測量范圍：測量范圍較大，可選用電容式液位計。(4)刻度范圍：最高液位或上限報警點應(yīng)為最大刻度的90%;正常液位為最大刻度的50%;最低液位或下限報警點為最大刻度的 10%左右。其他：還要考慮容器的形狀、大小；被測介質(zhì)的狀態(tài)；現(xiàn)場安裝條件；

16、安全性；信號輸出方 式等問題。3-3請歸納一下過程控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容控制方案的設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計的核心，包括合理選擇被控參數(shù)和控制參數(shù)、信息的獲取和變 送、調(diào)節(jié)閥的選擇、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律及正、反作用方式的確定等。工程設(shè)計：在方案設(shè)計的基礎(chǔ)上進行，包括儀表選型、控制室和儀表盤設(shè)計、儀表供電供氣 系統(tǒng)設(shè)計、信號及聯(lián)鎖保護系統(tǒng)設(shè)計等。工程安裝和儀表調(diào)校：系統(tǒng)正常運行的前提，安裝完畢后要對每臺儀表進行單校和對各個回 路聯(lián)校等。調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整定：保證系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)。3-6什么是直接參數(shù)與間接參數(shù)？這兩者有何關(guān)系？選擇被控參數(shù)應(yīng)遵循哪些基本原則？直接參數(shù)：直接反應(yīng)生產(chǎn)過程產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，以及安全運行的

17、參數(shù)。間接參數(shù)：能間接反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量又與直接參數(shù)有單值對應(yīng)關(guān)系的、易于測量的參數(shù)作為被控參數(shù)。直接參數(shù)與間接參數(shù)有單值對應(yīng)關(guān)系。歸納起來：1）選擇對產(chǎn)品和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行等具有決定性作用的、可直接測量的工藝參數(shù)2）當不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時，應(yīng)該選擇一個與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)3）被控參數(shù)必須有足夠的靈敏度4）被控參數(shù)的選取考慮工藝過程的合理性和所用儀表的性能。3-18已知模型調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) Wc（s） 1 0.17s,采用數(shù)字PID算式實現(xiàn)，試分別寫出相0.08s應(yīng)的位置型PID和增量型PID算式。設(shè)采樣周期為T=0.2soWc(s)1 0.17s0.

18、08s2.125(10.17sk增量型PID算式位置型 PID u(k) 2.125 e(k) 1.176 e(j) j 0u(k) 2.125 e(k) e(k 1) 1.176e(k) 4-1什么叫審級控制系統(tǒng)？審級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可用下圖表示：4-2與單回路系統(tǒng)相比，用級控制系統(tǒng)有哪些主要特點？1、改善了被控過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作效率2、大大增強了二次擾動的克服能力3、一次擾動有較好的克服能力4、副路參數(shù)變化具有一定的自適應(yīng)能力 4-3與單回路相比，為什么說審級控制系統(tǒng)由于存在一個副回路而具有較強的抑制擾動的能 力？1、大大增強了對二次擾動的克服能力Qc2（s）KciKc2QD2（

19、S） Kc,KciKc2?Kc意味著申級副回路的存在能迅速克服進入副回路的二次擾動、大大減小了二次擾動的影響，提高了控制質(zhì)量2、對一次擾動有較好的克服能力Qci（s）Qdi（S）Wv（S）Wo2（S）Wm2（S）,Wv（ S）Wo2（ S）Wm2（ s） 1意味著審級控制系統(tǒng)的抗一次擾動的能力要比單回路控制系統(tǒng)略強一些4-8審級控制系統(tǒng)通?？捎迷谀男﹫龊?？1、 用于克服對象較大的容量滯后2、 用于克服對象的純滯后3、 用于克服變化劇烈和幅值大的干擾4、 用于克服對象的非線性4-11前饋控制與反饋控制各有什么特點？前饋控制與反饋控制的特點：檢測：前饋控制測干擾，反饋控制測被控量；效果：克服干擾，

20、前饋控制及時，理論上可實現(xiàn)完全補償，基于擾動消除擾動"；經(jīng)濟性：克服干擾，前饋控制只能一對一，不如反饋控制經(jīng)濟；穩(wěn)定性：前饋為開環(huán)，不存在穩(wěn)定性問題(只要每 個環(huán)節(jié)都穩(wěn)定)反饋則不同，穩(wěn)定性與控制精度是矛盾的；控制規(guī)律：前饋控制器的控制規(guī)律取決于被控對象和擾動通道的特性，控制規(guī)律往往比較復(fù)雜。4-12在什么條件下前饋效果最好？前饋控制只有在實現(xiàn)完全補償?shù)那疤嵯?，才能使系統(tǒng)得到良好的動態(tài)品質(zhì)。6sw，”E；控制通道特性4-16冷凝器溫度前饋-反饋符合控制系統(tǒng)如圖4-23所示。已知擾動通道特性8s . 一 .川其田二哩匚；溫度調(diào)節(jié)器米用PI規(guī)律。試求該復(fù)合控制 55s 1系統(tǒng)中，前饋控制

21、器的數(shù)學(xué)模型 Wm(s)?1.05e 6sWn(S)Wf(s)w(s)41s 10.9e 8s1.17e2s(55s 1)41s 155s 14-19為什么大滯后過程是一種難控制的過程？它對系統(tǒng)的控制品質(zhì)影響如何？由過程控制通道中存在的純滯后，使得被控量不能及時反映系統(tǒng)所承受的擾動，因此這樣的 過程必然會產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和需要較長的調(diào)節(jié)時間，被公認為較難控制的過程。當/T增加時，過程中的相位滯后增加而使超調(diào)量增大甚至?xí)驗閲乐爻{(diào)而出現(xiàn)聚爆、 結(jié)焦等事故，此外大滯后會降低整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4-25什么叫比值控制系統(tǒng)？常用比值控制方案有哪些？并比較優(yōu)缺點。凡是兩個或多個變量自動維持一定比值

22、關(guān)系的過程控制系統(tǒng)，統(tǒng)稱為比值控制系統(tǒng)。開環(huán)比值控制：簡單、成本低；只有當 Q1變化時才起控制作用；Q2變化時Q1不會響應(yīng), 比例關(guān)系被破壞。單閉環(huán)比值控制：能克服開環(huán)比值方案的不足。優(yōu)點：不但能實現(xiàn)流量的副量跟隨主量變化，而且能克服流量干擾等。缺點：主流量不受控。雙閉環(huán)比值控制：能克服單閉環(huán)主流量不受控的不足。升降負荷比較方便。變比值控制：在有些生產(chǎn)過程中，要求兩種物料流量的比值隨第三個變量的變化而變化。比值只是一種手段，不是最終目的，而第三變量 Y(s)往往是產(chǎn)品質(zhì)量指標。4-27設(shè)計比值控制系統(tǒng)時需解決哪些主要問題？4-29在制藥工業(yè)中，為了增強藥效，需要對某種成分的藥物注入一定量的鎮(zhèn)定

23、劑、緩沖劑或 加入一定的酸或堿，使藥物呈現(xiàn)酸性或堿性。這種注入過程一般在一個混合槽中進行。生產(chǎn) 要求藥物與注入劑混合后的含量必須符合規(guī)定的比例。同時在混合過程中不允許藥物流量突 然發(fā)生變化，比免引起混合過程產(chǎn)生局部的化學(xué)反應(yīng)。為了防止發(fā)生要求流量q產(chǎn)生急劇變化，通常在混合槽前面增加一個停留槽，如圖 4-93所 示，使藥物流量先進入停留槽，然后再進入混合槽，同時停留槽設(shè)有液位控制，從而使 q經(jīng)停留槽后的流量q1平緩變化。為了保證藥物與注入劑按嚴格規(guī)定的比例數(shù)值混合，設(shè)計了 圖示比值控制系統(tǒng)流程圖。試由控制流程圖畫出框圖，確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式和調(diào)節(jié) 器的正、反作用方式。Vi氣關(guān)式LC反作用F

24、iC正作用V2氣開式F2c反作用4-30什么叫分程控制？怎樣實現(xiàn)分程控制？由一個控制器的輸出信號分段分別去控制兩個或兩個以上控制閥動作的系統(tǒng)稱為分程控制系 統(tǒng)。分程控制是通過閥門定位器或電氣閥門定位器來實現(xiàn)的。一 ,，1 04-42什么叫解耦控制，若已知相對增益矩陣為，試問這兩個回路需要解耦嗎，為什0 1么？M(s)變量間的耦合給過程控制帶來了很大困難。而單回路控制系統(tǒng)是最簡單的控制方案。因此解 決多變量耦合過程控制的最好方法就是解決變量之間不希望的耦合，形成各個獨立的單輸入 單輸出控制通道，使得該過程的傳遞函數(shù)為：W,2(S)W(s)0OWnm(S)Wi2(S)W2i(S)0表示過程無耦合，

25、可按單回路控制方法獨立整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。4-43已知3*3系統(tǒng)各通道靜態(tài)增益矩陣K為0.58-0.36-0.36K0.73-0.610111試求相對增益矩陣，選擇最好的控制回路，并分析該過程是否要解耦。0.62 -0.46 0.84K.*(inv(K)')010 u3 對 y1, u2 對 y2, u1 對 y3,需要解耦0.38 0.460.164-45圖4-101所示的2*2過程，欲使y1與必和y2與3配對構(gòu)成兩個回路，試求兩個裝置的數(shù)學(xué)模型。WfiM(S),Wf2W22(S)4-46解耦控制系統(tǒng)工程實施中需要注意哪些問題？什么叫部分解耦？它具有什么特點?1、穩(wěn)定性2、部分解耦3、解

26、耦系統(tǒng)的簡化部分解耦是一種有選擇的解耦，使用時必須首先確定哪些過程是需要解耦的，對此通常有兩 點可以考慮：1)被控參數(shù)的相對重要性。對重要控制回路解耦。2)被控參數(shù)的響應(yīng)速度。響應(yīng)快的被控參數(shù)受響應(yīng)慢的參數(shù)通道的影響??；對響應(yīng)慢的通道解耦。4-47什么是模糊集合，什么是清晰集合，它們各有什么特點？模糊集合可用隸屬函數(shù)表示，1x Aa(x)(0,1) x屬于 A勺程度0x A式中，A稱為模糊集合，由0,1及A(x)構(gòu)成，a(x)表示元素x屬于模糊集合A的程度，取值范圍是0, 1,稱A(x)為x屬于模糊集合A的隸屬度。1、隸屬函數(shù)的值域為0,1,它將普通集合只能取0, 1兩個值，推廣到0,1閉區(qū)間

27、上連續(xù)取 值。隸屬函數(shù)的值越接近于1,表示元素屬于模糊集合的程度越大。反之，越接近于 0,表 示元素屬于模糊集合的程度越小。2、隸屬函數(shù)完全刻畫了模糊集合，隸屬函數(shù)是模糊數(shù)學(xué)的基本概念，不同的隸屬函數(shù)所描 述的模糊集合也不同。清晰集合可用特征函數(shù)表示，a(x)例如 諸如1x A0x A男人”和“女人”這樣一對集合是有明確界線的，可用特征函數(shù)來表示。然而，對于 速度的快慢”、“年齡的大小”、“溫度的高低”等模糊概念沒有明確的外延。4-48試比較隸屬函數(shù)與特征函數(shù)的相同點和不同點。1、隸屬函數(shù)的值域為0,1,它將普通集合只能取0, 1兩個值，推廣到0,1閉區(qū)間上連續(xù)取2、隸屬函數(shù)完全刻畫了模糊集合

28、，隸屬函數(shù)是模糊數(shù)學(xué)的基本概念，不同的隸屬函數(shù)所描述的模糊集合也不同。特征函數(shù)可用來表示有明確界線的集合，如“男人”和“女人”這樣一對集合。然而，對于 諸如“速度的快慢”、“年齡的大小”、“溫度的高低”等模糊概念沒有明確的外延。4-52已知U V中的模糊關(guān)系的口V W中的模糊關(guān)系R分別為10.30.50.610.4(%0.20.70.4%0.40.20.50.600.80.70.70.80.40.50.610.50.40.40.5試求u w中的合成關(guān)系 洸(o的口舉%oM0.30.50.610.70.4 o 0.40.20.600.80.7 0.7 0.80.7 0.7 0.8格 1%0(%0

29、.610.410.40.2 0.5 0 0.20.3 0.50.7 0.40.60.70.50.5 0.30.50.7 0.7 0.80.600.80.7 0.7 0.80.70.3，X5若輸入為X5 ,則u應(yīng)為多少？0.30.3R 0.30.30.30.40.70.70.70.30.40.710.80.30.30.30 1 0 0 0 o 0.30.30.30.40.70.70.70.30.40.710.3 0.7 0.7 ,0.80.34-53基本模糊控制器有哪幾部分組成，簡述各部分在構(gòu)成控制系統(tǒng)中的作用。1、模糊化接口( Fuzzy Interface)將確定量的轉(zhuǎn)換成模糊量，作為模糊推

30、理機的輸入。2、知識庫(Knowledge Base KB)知識庫由數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫兩部分構(gòu)成。(1)數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫所存放的是所有輸入、輸出變量的全部模糊子集的隸屬度矢量值(即經(jīng) 過論域等級離散化以后對應(yīng)值的集合)，若論域為連續(xù)域則為隸屬度函數(shù)。在規(guī)則推理的模 糊關(guān)系方程求解過程中，向推理機提供數(shù)據(jù)。(2)規(guī)則庫 模糊控制器的規(guī)則庫基于專家知識或手動操作人員長期積累的經(jīng)驗，它是按人 的直覺推理的一種語言表示形式。模糊規(guī)則通常有一系列的關(guān)系詞連接而成。3、推理與解模糊接口( Inference and Defuzzy-Interface推理是模糊控制器中，根據(jù)輸入模糊量，由模糊控制規(guī)則完成模糊推理

31、來求解模糊關(guān)系方 程，并獲得模糊控制量的功能部分。正向推理常被用于模糊控制中，而逆向推理一般用于專 家系統(tǒng)中。X1X2X3X44-54設(shè)模糊推理規(guī)則為“若地I 朋，已知筋呸豆”0.3 0.4 0.40.3 0.7 0.70 0 0 0 1 o 0.3 0.710.3 0.3 0.30.3 0.7 0.8 0.3 0.3 0.34-56解模糊有哪幾種算法，試用所列算法計算上題的清晰輸出?1) 最大隸屬度法；2)重心法0.40.40.40.40.70.40.70.6(A XB)= 1 o 0.4 1 0.60.410.60.80.40.80.6R=(AXB)T1 X C=0.4 0.4 0.4 0

32、.4 0.70.30.30.30.3T0.6 0.4 1 0.6 0.4 0.8 0.6 0.3 0.3 0.3 o 0.3 0.7 10.30.40.40.30.40.40.30.40.40.30.40.40.30.70.70.30.60.60.30.40.40.30.710.30.60.60.30.40.40.30.70.80.30.60.60.30.30.30.30.30.30.30.30.3(A1 XB1)T2= 000100000000000模糊輸出為0.3 0.4 0.4最大隸屬度法(u2+u3)/2;重心法:(0.3*u1+0.4*u2+0.4*u3)/1.14-57基本模糊控制

33、器有哪些設(shè)計內(nèi)容，其轉(zhuǎn)移系數(shù)ke、kc、ku如何選定?1、定義輸入輸出變量2、定義所有變量的模糊化條件3、設(shè)計控制規(guī)則庫4、設(shè)計模糊推理結(jié)構(gòu)5、選擇精確化策略的方法Ke，kc,ku o例如，三個語言變量的量化等確定各輸入、輸出變量的變化范圍，量化等級和量化因子 級都為9級,即x,y,z=-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4)誤差e的論域為-50,50,誤差變化de的論域為卜150,150。控制輸出u的論域為卜64,64。則各比例因子Ke=4/50,k c=4/150,k u =64/4=16 ecu4-58討論基本模糊控制器在實際應(yīng)用的缺點，你認為應(yīng)從哪些途徑加以改進，簡述某種方法 的思路?；灸：刂破髟趯嶋H應(yīng)用的缺點：1、固定轉(zhuǎn)換系數(shù)將難以同時滿足動態(tài)和靜態(tài)的要求，一種改善的方法是在輸