多變量模糊邏輯控制系統的設計及其應用.pdf

1、在實際工業(yè)過程中，很多系統是多入多出系統，例如多連桿機器人和探針掃描顯微鏡的探針運動等。此外，分布參數系統的狀態(tài)和控制既與時間有關，又與空間有關，也叫時空耦合系統，例如掃描探針顯微鏡的微懸臂和催化反應棒等。分布參數系統本質上是無窮維系統，對于這類系統的控制，通常運用一些有限維近似建模方法，將分布參數系統就轉換為多入多出系統，同時帶來較大的建模誤差。此外，這些系統中通常都含有未知非線性和擾動等不確定性因素，因而建立系統的精確數學模型非常困

2、難，這樣傳統的PID控制器等用于控制這些系統很難達到理想的效果。近年來發(fā)展起來的智能控制方法，比如模糊控制器就能減少對數學模型的依賴。然而直接運用多個模糊邏輯控制器來控制這些子系統需要根據專家的經驗設計多個隸屬函數和多個規(guī)則庫，這樣的設計方法相對比較復雜。針對以上問題，本文的主要工作集中在以下幾個方面:
　　(1)建立了多變量模糊邏輯控制系統針對所有的子系統僅采用一個隸屬函數，通過比例因子來調整其它子系統的隸屬函數，并且引入模糊矩

3、陣理論來設計多變量模糊邏輯控制系統。該控制系統的設計不需要按照專家的經驗根據每個子系統來設計隸屬函數，同時，該設計方法也只采用一個規(guī)則庫。在設計上可以看成是傳統的模糊邏輯控制系統擴展成為多變量模糊邏輯控制系統，并且設計方法比較簡單。
　　(2)設計了多變量模糊邏輯控制器，并推導出解析模型引用一個推理機制來推導出多變量模糊邏輯控制器的解析模型，建立了多變量模糊邏輯控制和傳統PID控制參數之間的關系，從而PID控制器的參數整定方法可用

4、來設計多變量模糊邏輯控制器的比例因子（參數），此外解析模型可以用來研究控制系統的穩(wěn)定性。
　　(3)提出了多變量模糊邏輯控制器基于PID的參數整定方法針對穩(wěn)定系統采用內?？刂频膮翟O計方法來整定參數。針對不穩(wěn)定系統，采用增益裕度和相位裕度來整定參數。針對多入多出系統，先將系統解耦，轉化為多個單入單出系統，多變量模糊邏輯控制器用于控制解耦后的系統，PID控制器的參數用于設計多變量模糊邏輯控制器的參數。針對分布參數系統，本文先將其時空

5、變量分離，運用Galerkin方法得到分布參數系統的有限維近似模型，然后根據近似模型設計多變量模糊邏輯控制器，再根據空間基函數合成時空控制器來控制分布參數系統，該方法考慮了系統足夠的空間信息。通過仿真表明這些設計方法都是非常有效的。
　　(4)研究了多變量模糊邏輯控制器的智能參數調節(jié)方法運用神經網絡來辨識多入多出系統中的未知量，采用梯度下降來自適應調節(jié)多變量模糊邏輯控制器的比例因子，通過仿真可以看到該方法行之有效。針對分布參數系統