外文翻译-单容水箱液位模糊控制系统设计

英 文 翻 译 系 别 自动化系 专 业 自动化 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 1 n in is in to is a on be ID it is to of to to in it is to of of to of a D / DA to by at of a to at of -A on on to on of a 965, 1973 he to 974, H 2 in of it to of s of is of of in of to to to to a of as or of a of of in to of is to of of is a of of of is to of a is to be as of C, as , U to as to an to to of to of of to of is by a 3 of of of to is of as of of e = of of r y of of in of C, C E C by on , de to u, -A e O, of of ec u O, e, of of u ec . e, ec on in of of a If is of of is it is to in to On of up ), a 9 (7 7) of 4 ec e M M B S S B M S S M S S O O M M M S M O M B M S S B M S S of RI is a , to 9 (7 7) of of be if e = NB NB u = A1 is a , B1 is a C, C1 is a ; be . of on of of to no to to a of is an to 5 单容水箱液位模糊控制系统设计 在工业过程控制中，被控量通常有以下 4种，即液位、压力、流量和温度。其中，液位不仅是工业过程中常见的参数，而且便于直接观察，容易测量。液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。对于液位控制系统，常规 难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，难以得到理想效果；模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征。单容液位控制系统具有非线性、滞后、耦合等特征，本文以该液位系统为研究对象，应用模糊控制理论对其进行控制研究。 单容水箱液 位系统的结构 水箱液位控制系统由单容水箱液位系统本体和 据采集卡等组成，可使计算机通过控制调节器设定液位值，入口处的阀门由 1个调节器控制，保持水位不变；出口处的阀门接收 接控制水箱。阀门对进水和泄水的控制依靠典型的自平衡系统。 模糊控制 模糊逻辑控制 (称模糊控制 (是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。1965 年，美国的 立了模糊集合论； 1973 年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。 1974 年，英国的 次根据模糊控制语句组成模糊控制器，并将它应用于锅炉和蒸汽机的控制，获得了实验室的成功。这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。 模糊控制的诞生是和社会科学技术的发展和需要分不开的。随着科学 技术的 6 迅速发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高，所研究的系统也日益复杂多变。然而由于一系列原因，诸如被控对象或过程的非线性、时变性、多参数间的强烈藕合、较大的随机干扰、过程机理错综复杂、各种不确 定性以及现场测量手段不完善等，难以建立被控对象的数学模型。虽然常规自适应控制技术可以解决一些问题，但范围是有限的。对于那些难以建立数学模型的复杂被控对象，采用传统控制方法，包括基于现代控制理论的控制方法，往往不如一个有实践经验的操作人员所进行的手动控制效果好。因为人脑的重要特点之一就是有能力对模糊事物进行识别和判决，看起来似乎不确切的模糊手段常常可以达到精确的目的。 含了五个主要部分，即 :定义变量、模糊化、知识库、逻辑判断及反模糊化。 定义变量也就是决定程序被观察的状况及考虑控制的动作，例如在一般控 制问题上，输入变量有输出误差 E 与输出误差变化率 模糊控制还将 控制变量 作为下一个状态的输入 U。其中 E、 U 统称为模糊变量。模糊化将输入值以适当的比例转换到 论域 的数值，利用口语化变量来描述测量物理量的过程，根据适合的语言值（ 该值相对的 隶属度 ，此口语化变量称为模糊子集合（ 知识库包括数据库（ 规则库（ 部分，其中数据库提供处理模糊数据的相关定义；而规则库则藉由一群语言控制规则描述控制目标和策略。逻辑判断模仿人类下判断时的模糊概念，运用 模糊逻辑 和模糊推论法进行推论，得到模糊控制讯号。 该部分是模糊控制器的精髓所在。解模糊化（ 将推论所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，做为系统的输入值。 模糊控制器的 设计 模糊控制器的输入为误差和误差变化率，误差，误差变化率，其中，和分别是液位的给定值和测量值。将误差和误差变化率的精确值模糊化后变成模糊量 E 和 一步可以得到 据合成推理规则进行模糊决策，得到控制量 U，把 U 进行解模糊，转换为精确量， 作 . 7 设计模糊控制器时，将输入信号误差量化为 8个等级（ ， 将误差变化率和输出变量量化为 7个等级（ ， 误差、误差变化率及输出变量论域为 6。将误差、误差变化率及输出变量的隶属度函数选为三角形隶属度函数。模糊控制规则是进行模糊推理的依据，在设计模糊控制规则时，应考虑控制规则的完备性、交 叉性和一致性，应保证对于任意给定的输入都有相对应的控制规则起作用。如误差变化为负大，而误差变化率也为负大时，就需要调节控制量为正小，以保证系统性向预期发展。在总结经验和基本专业知识的基础上，得到控制规则表（见表 1），共设计了 49（ 7 7）条规则。 ec e M M B S S B M S S M S S O O M M M S M O M B M S S B M S S 模糊控制系统常用的推理方法有 文选用的是 求出模糊关系，再根据输入求出控制量并将其清晰化。本文选用了 49（ 7 7）条控制规则，规则表可以用模糊条件语句来描述，例如， if e=NB B u=对应的模糊关系为： 1*1，其中， E 的模糊集合， U 的模糊集合；根据 。 模糊控制， 简化系统设计的复杂性，特别适用于非线性、时变、滞后、模型不完全系统的控制 ；