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一種雙模糊控制器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2011-04-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:在工程實(shí)際中,很多被控對(duì)象具有時(shí)變、非線性的特點(diǎn),用常規(guī)的控制方法難以進(jìn)行控制或者控制效果不好,為了對(duì)這類實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行有效地控制,本文基于的基礎(chǔ)上,了一種雙,根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)輸出信號(hào)的誤差大小利用兩個(gè)分別進(jìn)行控制,以改善系統(tǒng)的快速性和消除誤差。從仿真結(jié)果來看,和常規(guī)PID控制及普通模糊控制相比,雙模糊控制器有效地減小了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差,響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)定時(shí)間等性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制和模糊控制。
關(guān)鍵詞:雙模糊控制器;時(shí)變;非線性;性能

傳統(tǒng)的控制方法均建立在被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型之上,隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高,建立系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型和滿足實(shí)時(shí)控制要求將越來越難以。模糊控制是模擬人的思維方法,無需建立系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型,在處理時(shí)變和非線性系統(tǒng)上取得了很好的應(yīng)用效果。很多專家和學(xué)者應(yīng)用模糊控制了復(fù)雜系統(tǒng)的和仿真,如曾鳴等人應(yīng)用雙模糊控制器用于車輛半主動(dòng)懸架控制、周妮娜應(yīng)用于模糊控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐除氧系統(tǒng),張松蘭等人了鍋爐汽包水位模糊自適應(yīng)控制策略,馮冬青等設(shè)計(jì)了一類時(shí)變非線性系統(tǒng)的參數(shù)反饋模糊控制器等。
從設(shè)計(jì)仿真結(jié)果來看,使用單模糊控制器雖然在很多性能上超越了傳統(tǒng)的PID控制,但是對(duì)于具體工業(yè)系統(tǒng)而言,系統(tǒng)的輸出波形仍然存在著一定的偏差,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差問題始終沒有得到很好的解決。本文試圖設(shè)計(jì)一種新的雙模糊控制器,解決系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差問題。

1 雙模糊控制器的設(shè)計(jì)
單模糊控制器主要用于快速響應(yīng)及對(duì)大誤差的消除,在單模糊控制器中,將其誤差量化因子Ke增大,從而相當(dāng)于縮小了誤差的基本論域,增大了對(duì)誤差變量的控制作用。同時(shí),將誤差變化率因子Kec增大,以減小超量。將控制量的比例因子Ku減小,以減小系統(tǒng)振蕩。
雙模糊控制器原理圖如圖1所示。假設(shè)變量eo為大、小誤差的臨界值(人為可以根據(jù)實(shí)際設(shè)定),當(dāng)系統(tǒng)誤差較大時(shí),用單模糊控制器1控制,以達(dá)到快速響應(yīng)、消除誤差的目的;當(dāng)系統(tǒng)的誤差較小時(shí),用單模糊控制器2進(jìn)行控制,從而改善模糊控制器對(duì)于系統(tǒng)誤差較小時(shí)的控制效果,進(jìn)而幫助取得較好的控制效果。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/162225.htm

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進(jìn)行仿真時(shí),給定輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)??刂茖?duì)象為一典型時(shí)變對(duì)象,數(shù)學(xué)模型表示為:f.jpg,其中,T1、T2為時(shí)間常數(shù),分別為100 s和72 s,τ為系統(tǒng)滯后時(shí)間10 s,K為比例系數(shù),值為2。該系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng),非線性特性,屬于典型的工業(yè)控制對(duì)象。
設(shè)計(jì)雙模糊控制器時(shí),將輸入信號(hào)誤差e量化為8個(gè)等級(jí),{NB,NM,NS,NO,PO,PS,PM,PB},誤差變化率ec和輸出變量u量化為7個(gè)等級(jí),{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},誤差e及誤差變化率ec、輸出變量u論域?yàn)閇-6,6]。誤差e及誤差變化率ec、輸出變量u的隸屬度函數(shù)選為梯形隸屬度函數(shù)如圖2所示。

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