具有時(shí)空耦合特征的模糊邏輯控制系統(tǒng)及其應(yīng)用.pdf

1、絕大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程為時(shí)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(shí)間變化，而且還隨空間變化。針對(duì)時(shí)空耦合系統(tǒng)，傳統(tǒng)的基于被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的控制方法，需要復(fù)雜的控制理論，但實(shí)際系統(tǒng)往往存在參數(shù)不確定性、復(fù)雜非線性等情況，精確的數(shù)學(xué)模型難以獲得，即使獲得也很難實(shí)施有效控制。而智能模糊控制最大的優(yōu)點(diǎn)是不依賴被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型并能達(dá)到令人滿意的魯棒控制效果。由于傳統(tǒng)的模糊控制沒(méi)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(shí)空耦合系統(tǒng)的能力?；诖耍疚奶岢隽司哂袝r(shí)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(fù)雜度的情況下，只需增加數(shù)個(gè)傳感器用于獲得物理場(chǎng)的時(shí)空信息就可以實(shí)現(xiàn)時(shí)空處理機(jī)能，從而降低控制器的設(shè)計(jì)成本和工業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)行成本。最后的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文提出的方法是有效的。
　　 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：
　　 1)建立了時(shí)空模糊邏輯系統(tǒng)針對(duì)時(shí)空耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合type-2模

3、糊系統(tǒng)，提出了時(shí)空模糊集、時(shí)空模糊關(guān)系及其運(yùn)算法則，建立了較完善的時(shí)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(shí)空模糊集；時(shí)空模糊集可以由時(shí)間(第一)隸屬函數(shù)和空間(第二)隸屬函數(shù)來(lái)描述。跟三維模糊集相類似，時(shí)空模糊集具有三個(gè)坐標(biāo)分別用于時(shí)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(shí)空模糊集定義了空間隸屬函數(shù)來(lái)描述空間的信息。由于時(shí)空模糊集有明確的空間物理意義，時(shí)空模糊集的定義及其運(yùn)算法則

4、與type-2模糊系統(tǒng)有所差異，在Type-2中的降維運(yùn)算在時(shí)空模糊邏輯系統(tǒng)中變成了空間降維運(yùn)算。
　　 2)設(shè)計(jì)了時(shí)空模糊邏輯控制器，并推導(dǎo)出其解析模型針對(duì)時(shí)空耦合系統(tǒng)，首先歸納了時(shí)空模糊控制器存在的相關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題，并設(shè)計(jì)了一個(gè)時(shí)空模糊邏輯控制器。隨后，給出了詳細(xì)的時(shí)空模糊控制器解析模型的推導(dǎo)過(guò)程。再根據(jù)推導(dǎo)出的解析模型，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，提出了時(shí)空模糊控制器的穩(wěn)定性參數(shù)設(shè)計(jì)方法。最后，將時(shí)空模糊控制器應(yīng)用在化工過(guò)

5、程的反應(yīng)棒上，仿真結(jié)果表明時(shí)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(shí)際應(yīng)用模糊控制過(guò)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)模控制原理，提出了一種模糊PID控制器的參數(shù)整定方法。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該飽和特性及其整定方法的有效性。
　　 4)提出了時(shí)空模糊PID控制器的整定方法首先