具有時空耦合特征的模糊邏輯控制系統(tǒng)及其應用.pdf

1、絕大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程為時空耦合系統(tǒng)，或分布參數(shù)系統(tǒng)，其明顯的特征是系統(tǒng)的狀態(tài)、控制、輸出及參數(shù)等不僅隨時間變化，而且還隨空間變化。針對時空耦合系統(tǒng)，傳統(tǒng)的基于被控對象精確數(shù)學模型的控制方法，需要復雜的控制理論，但實際系統(tǒng)往往存在參數(shù)不確定性、復雜非線性等情況，精確的數(shù)學模型難以獲得，即使獲得也很難實施有效控制。而智能模糊控制最大的優(yōu)點是不依賴被控對象的精確數(shù)學模型并能達到令人滿意的魯棒控制效果。由于傳統(tǒng)的模糊控制沒有將空間信息考慮在內(nèi)，

2、所以它在本質(zhì)上不具有處理時空耦合系統(tǒng)的能力?；诖耍疚奶岢隽司哂袝r空耦合特征的模糊邏輯控制系統(tǒng)，它最主要的特色是在不增加傳統(tǒng)模糊控制復雜度的情況下，只需增加數(shù)個傳感器用于獲得物理場的時空信息就可以實現(xiàn)時空處理機能，從而降低控制器的設計成本和工業(yè)生產(chǎn)的運行成本。最后的仿真和實驗結果證明了本文提出的方法是有效的。
　　 主要創(chuàng)新點包括以下幾個方面：
　　 1)建立了時空模糊邏輯系統(tǒng)針對時空耦合系統(tǒng)的特點，結合type-2模

3、糊系統(tǒng)，提出了時空模糊集、時空模糊關系及其運算法則，建立了較完善的時空模糊邏輯系統(tǒng)理論。將type-2模糊集的第二隸屬度表征空間信息，定義了時空模糊集；時空模糊集可以由時間(第一)隸屬函數(shù)和空間(第二)隸屬函數(shù)來描述。跟三維模糊集相類似，時空模糊集具有三個坐標分別用于時間變量的論域、隸屬度及表征空間信息。與三維模糊集最大的差別是時空模糊集定義了空間隸屬函數(shù)來描述空間的信息。由于時空模糊集有明確的空間物理意義，時空模糊集的定義及其運算法則

4、與type-2模糊系統(tǒng)有所差異，在Type-2中的降維運算在時空模糊邏輯系統(tǒng)中變成了空間降維運算。
　　 2)設計了時空模糊邏輯控制器，并推導出其解析模型針對時空耦合系統(tǒng)，首先歸納了時空模糊控制器存在的相關設計問題，并設計了一個時空模糊邏輯控制器。隨后，給出了詳細的時空模糊控制器解析模型的推導過程。再根據(jù)推導出的解析模型，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，提出了時空模糊控制器的穩(wěn)定性參數(shù)設計方法。最后，將時空模糊控制器應用在化工過

5、程的反應棒上，仿真結果表明時空模糊邏輯控制器的控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的模糊邏輯控制器。
　　 3)揭示了模糊PID控制器的飽和特性，提出了模糊PID控制器的整定方法在實際應用模糊控制過程中，模糊規(guī)則的數(shù)量總是有限的，基于此，揭示了模糊PID控制器內(nèi)在的飽和特性。然后根據(jù)內(nèi)?？刂圃?，提出了一種模糊PID控制器的參數(shù)整定方法。仿真和實驗結果驗證了該飽和特性及其整定方法的有效性。
　　 4)提出了時空模糊PID控制器的整定方法首先