智能控制模糊控制

專家控制系統(tǒng)控制工程吳明寬模糊控制模糊控制是以模糊集合論，模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制。模糊控制實(shí)質(zhì)上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。模糊控制的一大特點(diǎn)是既有系統(tǒng)化的理論，又有大量的實(shí)際應(yīng)用背景。發(fā)展簡(jiǎn)史1965年

美國(guó)加利福尼亞大學(xué)控制論專家盧菲特·澤德教授提出模糊邏輯理論1973年Zadeh在論文中提出把模糊邏輯應(yīng)用于控制領(lǐng)域1974年

英國(guó)的E.H.Mamdani成功的將模糊控制應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)控制1982年第一個(gè)工業(yè)模糊系統(tǒng)在丹麥BlueCircleCementandSIRA投入使用1987年theSendaiCitysubway成為第一個(gè)成功應(yīng)用模糊控制的大型工程特點(diǎn)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，特別適用于非線性、時(shí)變、模型不完全的系統(tǒng)上。利用控制法則來(lái)描述系統(tǒng)變數(shù)間的關(guān)系。不用數(shù)值而用語(yǔ)言式的模糊變數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)，模糊控制器不必對(duì)被控制對(duì)象建立完整的數(shù)學(xué)模式。特點(diǎn)模糊控制器是一語(yǔ)言控制器，使得操作人員易于使用自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。模糊控制器是一種容易控制、掌握的較理想的非線性控制器，具有較佳的適應(yīng)性及強(qiáng)健性(Robustness)、較佳的容錯(cuò)性(FaultTolerance)。經(jīng)典模糊控制器利用模糊集合理論將專家知識(shí)或操作人員經(jīng)驗(yàn)形成的語(yǔ)言規(guī)則直接轉(zhuǎn)化為自動(dòng)控制策略。通常使用模糊規(guī)則查詢表，用語(yǔ)言知識(shí)模型來(lái)設(shè)計(jì)和修正控制算法。模糊控制器主要分為mamdani和TSK兩類。mamdani系統(tǒng)的輸入輸出均為語(yǔ)言值，輸出需要非模糊化得到數(shù)字量。TSK系統(tǒng)輸入為語(yǔ)言值，輸出為數(shù)字量。模糊控制器結(jié)構(gòu)模糊控制器是時(shí)變參數(shù)PID控制器模糊控制器的極限結(jié)構(gòu)理論設(shè)計(jì)模糊控制器一般方法1.定義輸入及輸出變數(shù)。通常，模糊控制的輸入變數(shù)可以是擷取自受控系統(tǒng)的觀測(cè)量。也可以是推導(dǎo)出來(lái)的資料；而模糊控制的輸出變數(shù)則為操控受控系統(tǒng)的操作量。設(shè)計(jì)模糊控制時(shí)，要利用一些方法去選擇適當(dāng)?shù)妮敵鋈胱償?shù)，并加以定義。2.決定模糊化的策略。輸入到模糊控制的資料可能是代表觀測(cè)量的確定數(shù)值(crispvalue)，也可能是帶有模糊性質(zhì)的干擾(disturbance)噪聲。設(shè)計(jì)模糊控制時(shí)必須考慮輸入信號(hào)的各種可能形式，選擇適當(dāng)?shù)哪：绞?，以便將系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成語(yǔ)言變數(shù)。3.定義各語(yǔ)言變數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。4.設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫(kù)。5.設(shè)計(jì)fuzzy推論機(jī)構(gòu)。6.選擇解模糊化的方式。案例分析

模糊PID控制在電子式萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)中的應(yīng)用分析萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是一種廣泛用于各種材料的質(zhì)量控制和新材料的力學(xué)性能研究的重要的精密測(cè)量?jī)x器，它將拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)集于一身，通過(guò)不同的加載方式，測(cè)量各種材料的多項(xiàng)力學(xué)性能。由于測(cè)量對(duì)象的加載方式多樣性和測(cè)量過(guò)程的復(fù)雜性，對(duì)于不同的材料和不同的加載方式，如何控制與測(cè)量，且保證其正確、快速和準(zhǔn)確是目前萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)工作原理試驗(yàn)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)組成單元的具體方案設(shè)計(jì)包括：1.直流伺服驅(qū)動(dòng)單元：該單元是電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的核心部件，由直流伺服驅(qū)動(dòng)模塊和用伺服電源組成2.測(cè)量單元：測(cè)量系統(tǒng)包括變形測(cè)量、位移測(cè)量和負(fù)荷測(cè)量。3.ARM主控制器：本系統(tǒng)采用的是ATMEL公司生產(chǎn)的一款A(yù)RM9處理器芯片AT91RM9200適用于數(shù)據(jù)采集傳輸，自動(dòng)控制，工業(yè)應(yīng)用，微型嵌入式終端等應(yīng)用場(chǎng)合主控制器。4.機(jī)械部分機(jī)械部分：試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械部分，主機(jī)負(fù)荷機(jī)架采用等強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法，其工作臺(tái)與橫梁采用焊接梁結(jié)構(gòu)。5.上位PC機(jī)：按軟件工程理論分析電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的測(cè)控功能的實(shí)現(xiàn)，然后進(jìn)行模塊化、結(jié)構(gòu)化的軟件設(shè)計(jì)，目標(biāo)是使軟件具有人機(jī)界面友好、功能易擴(kuò)充及易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)控制測(cè)量裝置電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)由主控制器、三路傳感器及試驗(yàn)機(jī)等組成。在自動(dòng)加載過(guò)程中，傳感器信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)主控制器，計(jì)算機(jī)循環(huán)采集壓力值、位移值和試樣變形量，根據(jù)這些值判斷材料變形的不同階段，根據(jù)不同階段標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加載速度，控制直流伺服驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生PWM波形，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終使加載速度保持在一定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)控制的要求。測(cè)量裝置分析壓力測(cè)量：本系統(tǒng)采用彎曲梁式測(cè)力傳感器形變測(cè)量：線性差動(dòng)變壓器簡(jiǎn)稱LVDT是將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成交流電壓的一種裝置。引伸計(jì)位移測(cè)量：主要是通過(guò)伺服電機(jī)的增量式光電編碼器的反饋獲得系統(tǒng)控制策略分析萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的控制策略是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，在該系統(tǒng)的控制之下，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)橫梁、強(qiáng)電、弱電各個(gè)部分協(xié)調(diào)有序、相互配合的工作，形成一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體。萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是一種非線性時(shí)變系統(tǒng)，采用常用的控制算法是較難達(dá)到理想控制效果故采用，模糊自適應(yīng)PID控制?？刂扑惴ǚ治鋈f(wàn)能試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)中的模糊自適應(yīng)PID控制器主要是要找出在PID三個(gè)參數(shù)KP，KI，KD與誤差E和