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迷糊控制系统是一种经过改造后的自动控制系统,而且还是一种智能自动控制系统。它以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊辑推理为理论基础,是采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的、闭环结构的数字控制系统。它的组成核心是具有智能功能的模糊控制器,这也是它与传统自动控制系统的根本区别之处。模糊控制系统是一个集合体,它通常由被控对象、传感器系统(或称测量装置)、控制器和执行机构等环节组成,如图1-1所示。

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图1-1 模糊控制系统结构框图

模糊控制器也称模糊逻辑控制器。由于采用的模糊控制规则是由模糊集合论中模糊条件语句来描述的,因此,模糊控制器也是一种语言型控制器,故也称为模糊语言控制器。一般的模糊控制器基本机构如图1-2所示。

图1-2 一般模糊控制器的基本结构

其中各环节的主要功能如下:

(1)模糊化:这部分的功能是将输入的精确量转化为模糊量(其中输入量包括外界的参考输入、系统的输出或状态等),并将输入量进行处理,使其变成模糊控制器要求的输入量,接着进行尺度变换,使其变换到各次的论域范围,并进行模糊化处理,是原先精确的输入量变成模糊量,用相应的模糊集合表示。(注意:有时把模糊化部分作为模糊控制器的外部部分。)根据图1-2所示要求,若参考输入量为r,系统输出量为y,则计算e=r-y和e=de/dt分别为控制器输入的

偏差和偏差变化率。

(2)知识库:知识库中包含了具体应用应用领域中的知识和要求的控制目标,通常由数据库和模糊控制规则库两部分组成。这其中,数据库主要包括语言变量的隶属函数、尺度变换因子以及模糊空间的分级数等;规则库还包括了用模糊语言变量表示的一系列控制规则,它们反映了控制专家的经验和知识等。

(3)模糊推理:它是模糊控制器的重要组成部分,具有模拟人的基于模糊概念的推理能力,其推理是基于模糊逻辑中的蕴含关系以及推理规则来进行的。

(4)清晰化:它的主要功能是将模糊推理所得的控制量(模糊量)变换为实际用于用于控制的清晰量,包含两部分内容:其一,将模糊的控制量经清晰化处理变换为表示在论域范围的清晰量;其二,将表示在论域范围的清晰量经尺度变换转换成实际的控制量。

1.5模糊控制器的基本类型

(1)按输入输出量分 1)单变量模糊控制器

A.单输入单输出模糊控制器(一维模糊控制器) B.双输入单输出模糊控制器(二维模糊控制器) C.三维模糊控制器

2)多变量模糊控制器 A.多输入单输出模糊控制器 B.双输入多输出模糊控制器 (2)按本质分

1)并联结构复合型模糊控制器 2)串联结构复合型模糊控制器 3)多模结构复合型模糊控制器 (3)按控制功能分 1)变结构模糊控制器 2)自组织模糊控制器 3)自适应模糊控制器 (4)按智能化程度分

1)模糊专家系统 2)模糊神经网络控制器 A.复合型模糊神经网络控制器 B.融合型模糊神经网络控制器

1.6模糊控制的缺点

(1)模糊控制的设计尚缺乏系统性,这对复杂系统的控制是难以奏效的。所以如何建立一套系统的模糊控制理论,以解决模糊控制的机理、稳定性分析、系统化设计方法等一系列问题。

(2)如何获得模糊规则及隶属函数即系统的设计办法,这在目前完全凭经验进行。

(3)信息简单的模糊处理将导致系统的控制精度降低和动态品质变差。若要提高精度则必然增加量化级数,从而导致规则搜索范围扩大,降低决策速度,甚至不能实时控制。

(4)如何保证模糊控制系统的稳定性即如何解决模糊控制中关于稳定性和鲁棒性问题。

这次心得主要介绍模糊控制的概念原理等内容,把上课时候的内容做一个系统的全面的总结,在另一份仿真作业上给出模糊PID系统的仿真内容。模糊控制,神经网络等方法,不需要构造数学模型,通过学习过程使系统达到稳定,是一种比较便捷的控制方法,与控制理论相结合,解决了建模困难的问题,值得我们认真学习。