(控制理论与控制工程专业论文)基于解析结构的模糊控制系统设计及稳定性分析.pdf_第1页
(控制理论与控制工程专业论文)基于解析结构的模糊控制系统设计及稳定性分析.pdf_第2页
(控制理论与控制工程专业论文)基于解析结构的模糊控制系统设计及稳定性分析.pdf_第3页
(控制理论与控制工程专业论文)基于解析结构的模糊控制系统设计及稳定性分析.pdf_第4页
(控制理论与控制工程专业论文)基于解析结构的模糊控制系统设计及稳定性分析.pdf_第5页
已阅读5页,还剩122页未读 继续免费阅读

(控制理论与控制工程专业论文)基于解析结构的模糊控制系统设计及稳定性分析.pdf.pdf 免费下载

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下,独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。 论文作者签名: 日期:丝竺二鱼:2 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有,其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定, 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅, 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名: 指导教师签名: 武汉科技大学博士学位论文 第1 页 摘要 自从1 9 6 5 年美国教授z a d e h 提出模糊集的概念、1 9 7 5 年英国工程师m a m d a n i 成功的 将模糊理论应用于蒸汽机控制以来,模糊控制技术在化工、冶金、航天航空、交通运输、 机器人和家用电器等各种领域得到了广泛应用。模糊控制是智能控制的一个重要分支,已 经证明,它对于非线性、大滞后、无精确或无法建立数学模型的被控系统具有良好的控制 效果。 与经典控制和现代控制方法相比,模糊控制的结构具有特殊性和复杂性,因此缺乏系 统化的分析和设计方法,比如模糊论域的划分、模糊子集隶属函数的设计、模糊规则的获 取等问题,尤其是与系统可行性密切相关的模糊系统稳定性分析等问题。这些问题使得模 糊控制器的设计处于“黑箱”状态,这样既不能对模糊系统的特性进行有效的数学分析,也 不能说明模糊控制优于常规控制的本质。因此,模糊控制领域的一个研究重点是如何从模 糊控制的本质出发,完善模糊控制理论,建立系统化的模糊控制设计和分析方法,特别是 建立一般性的、便于工程应用的模糊控制系统化方法是摆在研究人员面前的一项迫切任 务。 模糊控制解析结构建立了模糊控制器输入输出的明晰表达式,揭示了模糊控制的本 质,为模糊控制的理论和应用研究提供了强有力的平台,是发展模糊控制理论的_ 条有效 途径。目前,许多学者从不同的角度,研究了各种模糊控制器的解析结构,并得到了重要 结论。但是,由于模糊控制器结构和参数设置的多样性和复杂性,关于模糊控制器的解析 结构的研究还不够完善,特别是关于不同类型模糊控制器的解析结构研究、基于解析结构 的模糊控制器系统化分析和设计以及模糊系统稳定性分析等问题需要进一步深入研究。 本文从建立模糊控制系统的解析分析和设计方法、简化模糊控制器的设计过程和发挥 模糊控制的工程应用价值的角度出发,基于模糊控制器的解析结构推导,探讨了模糊控制 器的本质和工作机理,运用成熟的经典控制理论研究了模糊控制器设计和稳定性分析等关 键问题。首先,研究了模糊系统的稳定性问题,将模糊l y a p u n o v 函数用于t - s 模糊系统的 状态观测器和最优控制器的设计,并基于典型模糊控制器的解析结构,分析了m a m d a n i 模糊控制系统的玩鲁棒稳定性;然后,基于输入、输出隶属函数的系统化分析,提出了 一种广义线性隶属函数并研究了其通用逼近性;最后,结合工业生产中常用的p i d 控制技 术,提出了一种新模糊控制器系统化设计方法。总结全文,本文的主要研究工作如下t ( 1 ) 将模糊l y a p u n o v 方法用于t - s 和m a m d a n i 模糊系统的稳定性分析和设计。通过构 造模糊l y a p u n o v 函数,基于并行分布补偿原理和线性矩阵不等式,推导了t - s 模糊 系统的状态观测器、最优控制器的稳定性充分条件和参数化设计方法,并提出了一 种带有补偿量的并行分布补偿控制器的设计方法。在此基础上,基于典型模糊控制 器的解析结构,将模糊l y a p u n o v 方法应用于模糊系统的稳定性分析,得出了一个 新的判断m a m d a n i 模糊系统以稳定性的充分条件。 ( 2 ) 提出了一种关于输入、输出隶属函数的系统化设计方法。系统分析了输入、输出隶 第1 i 页 武汉科技大学博士学位论文 属函数各个设计要素对控制系统性能的影响,为隶属函数的设计提供了理论基础。 ( 3 ) 在总结工程中常用的三角形和梯形隶属函数的基础上,提出了一种将这两种隶属函 数作为特例的广义线性隶属函数。基于模糊控制器的解析结构,分析了广义线性隶 属函数的结构特性,证明了输入为广义线性隶属函数的模糊控制器的解析结构是一 个带有控制补偿量的全局多值继电器和局部p d ( p i ) 控制器之和,并推导了其极限 特性和非线性特点。 ( 4 ) 研究了具有广义线性输入隶属函数的m a m d a n i 模糊控制器的通用逼近性,证明了该 类模糊控制器在论域范围内能以任意精度逼近任意连续实函数,并提出了该类模糊 控制器作为通用逼近器的一个充分条件。从模糊控制器通用逼近性的角度,分析和 验证了所设计隶属函数的有效性。 ( 5 ) 设计了一种具有加权因子的p i d 型模糊控制器并提出了基于普通p i d 控制器参数整 定模糊控制器参数的方法。首先,推导了模糊控制器的解析结构,揭示了具有加权 因子p i d 型模糊控制器的控制本质,并基于模糊l y a p u n o v 方法分析了具有加权因 子模糊控制系统的闭环稳定性,从稳定性分析的角度证明了所设计模糊控制器的控 制性能优于常规p i d 控制器。在此基础上,针对大惯性、大滞后等被控对象易出现 积分饱和的现象,提出了一种变积分p i d 型模糊控制器。最后,将所设计两种模糊 控制器用于过程控制实验系统的温度控制和液位控制,仿真和实验结果表明了所设 计的模糊控制器设计简单、易于实现、具有较强的鲁棒性和稳定性。 关键词:模糊控制;解析结构;模糊l y a p u n o v 函数;隶属函数;通用逼近性;p i d 控制 武汉科技大学博士学位论文第1 i i 页 a b s t r a c t s i n c ea m e r i c a np r o f e s s o rz a d c hf i r s t l yp r o p o s e dt h ec o n c e p to ff u z z ys e ti n19 6 5a n d e n g l i s he n g i n e e rm a m d a n ia p p l i e df u z z yt h e o r yi ns t e a m e rc o n t r o ls u c c e s s f u l l yi n19 7 5 ,f u z z y c o n t r o lh a sb e e nw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d ss u c ha sc h e m i c a le n g i n e e r i n g , m e t a l l u r g y , a e r o s p a c e e n g i n e e r i n g ,c o m m u n i c a t i o na n dt r a n s p o r t a t i o ne t c c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lc o n t r o l 。i ti s p r o v e dt h a tf u z z yc o n t r o lh a sab e r e rc o n t r o le f f e c to nt h o s es y s t e m sw h i c hh a st h ef e a t u r e so f n o n l i n c a r , b i gt i m ed e l a y , a n dn o n - m a t h e m a t i c a lm o d e le t c i th a sb e c o m ea ni m p o r t a n tb r a n c ho f i n t e l l i g e n c ec o n t r 0 1 c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lc o n t r o l ,f u z z yc o n t r o ll a c k se n o u g hr e s e a r c h o nt h e s y s t e m a t i ca n a l y s i sa n dd e s i g n , d u et oi t ss p e c i a lc o n t r o lt h e o r ya n dc o m p l i c a t e ds t r u c t u r e ,f o r e x a m p l e , t h ed i v i d i n go ff u z z yu n i v e r s e ,t h ed e s i g no fm e m b e r s h i pf u n c t i o n ,a n da c q u i s i t i o no f f u z z yr u l e se t c ,s p e c i a l l y , t h es t a b i l i t ya n a l y s i so ff u z z ys y s t e mw h i c hi sr e l a t i v et ot h ef e a s i b i l i t y o fs y s t e m t h e s ep r o b l e m sm a k ef u z z yc o n t r o l l e rb ea b l a c k - b o x ”s oi ti sh a r dt o m a t h e m a t i c a l l ya n a l y z et h ec h a r a c t e r so ff u z z ys y s t e m sa n dt oe x p l a i nt h eb e t t e rn a t u r eo ff u z z y c o n t r 0 1 a sar e s u l t t h e s ea b o v es h o r t a g e sm a k et h ed e v e l o p m e n to ff u z z yc o n t r o lt h e o r y 翻l b e h i n di t sa p p l i c a t i o n t h u s h o wt om a k ear e s e a r c ho nf u z z yt h e o r ya n ds y s t e m a t i cd e s i g n m e t h o do ff u z z yc o n t r o l l e r , h a sb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c hi s s u ei nf u z z yc o n t r o lf i e l d s p e c i a l l h o wt oe s t a b l i s hak i n do fd e s i g nm e t h o df o rt h eg e n e r a l ,a p p l i c a b l ea n de n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o no ff u z z yc o n t r o l l e r , i sa ne h a l l e n g a b l ei o bf o rd e s i g n e r s t h ea n a l y t i c a ls t r u c t u r eo ff u z z yc o n t r o l l e rb u i l d st h ee x p l i c i te x p r e s s i o nb e t w e e ni n _ p u ta n d o u t p u to ff u z z yc o n t r o l l e r , a n de s t a b l i s h e st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nf u z z yc o n t r o l l e ra n d t r a d i t i o n a lp i dc o n t r o l l e r s ow i t ht h ea n a l y t i c a ls t r u c t u r eo ff u z z yc o n t r o l l e r , i ti sp o s s i b l et o r e v e a lt h ee s s e n c eo ff u z z yc o n t r 0 1 t h ea n a l y t i c a ls t r u c t u r eo ff u z z yc o n t r o l l e rp r o v i d e sau s e f u l t h e o r e t i c a lt o e lt od e s i g na n da n a l y z ef u z z yc o n t r o l l e r a tp r e s e n t ,m a n yr e s e a r c h e r sh a v e p r o p o s e dm a n yk i n d so fa n a l y t i c a ls t r u c t u r e so ff u z z yc o n t r o l l e r sa td i f f e r e n tp e r s p e c t i v e sa n d a t t a i nal o to fi m p o r t a n tr e s u l t s i ti sv a l u a b l et od e e p l ys t u d yo nt h ea n a l y t i c a ls t r u c t u r e so ft h e d i f f e r e n tf u z z yc o n t r o l l e r s ,a n ds p e c i a l l y , o nt h es y s t e m a t i ca n a l y s i sa n dd e s i g no ff u z z y c o n t r o l l e r sw i t ht h e i ra n a l y t i c a ls t r u c t u r e s i no r d e rt od e v e l o pa n a l y t i c a lt h e o r y , s i m p l i f yd e s i g np r o c e s sa n dm a k e 觚lu s eo f e n 西n e e r i n ga p p l i c a t i o no ff u z z yc o n t r o l l e r , s o m ek e yi s s u e so nt h ed e s i g na n ds t a b i l i t ya n a l y s i s o ff u z z yc o n t r o l l e ra r cr e s e a r c h e di nd e t a i li nt h ep a d e r b a s e do nt h ed e r i v a t i o no fa n a l y t i e a l s t r u c t u r eo ff u z z yc o n t r o l l e r s f i r s t l y , t h ef u z z yl y a p u n o vf u n c t i o ni su s e di ns t a b i l i t ya n a l y s i so f t - sf u z z yc o n t r o ls y s t e m sa n d 以s t a b i l i t yo fm a m d a n if u z z yc o n t r o ls y s t e m sb yt h ea n a l y t i c a l s t r u c t u r eo fat y p i c a lf u z z yc o n t r o l l e r s e c o n d l y , w i t ht h ed i s c u s s i o no fi n p u ta n do u t p u t m e m b e r s h i pf u n c t i o n ,ak i n do fg e n e r a ll i n e a rm e m b e r s h i pf u n c t i o ni sp u tf o r w a r da n di t s u n i v e r s a la p p r o x i m a t i o ni sd i s c u s s e d f i n a l l y , an e wm e t h o df o rt h ed e s i g no ff u z z yc o n t r o l l e ri s p r e s e n t e d w h o s ep a r a m e t e r sa r ed e j f i n e da c c o r d i n gt ot h et r a d i t i o n a lp i dc o n t r o lt e c h n o l o g y s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n tr e s u l t sm a n i f e s tt h ee f f e c to ft h er e s e a r c h e si nt h ep a p e r a sa c o n c l u s i o n ,t h em a i nc o n t e n t so f t h ep a p e ra l ea sf o l l o w s : ( 1 ) a p p l yf u z z yl y a p u n o vf u n c t i o ni nt h es t a b i l i t ya n a l y s i sa n dd e s i g no ft - sa n dm a m d a n i f u z z ys y s t e m f o rt - sf u z z yc o n t r o ls y s t e r n , t h es u 伍c i e n tc o n d i t i o n sa n dp a r a m e t e r sd e s i g n m e t h o d ,f o rt h es t a t eo b s e r v e r , o p t i m a lc o n t r o l l e ra n dap a r a l l e ld i s t r i b u t e dc o m p e n s a t i o n c o n t r o l l e rw i t hac o m p e n s a t o r , a r ed e r i v e db yf o r m u l a t i n gt h ef u z z yl y a p u n o vf u n c t i o no ft h e f u z z ys y s t e r n ,t h ep a r a l l e id i s t r i b u t e dc o m p e n s a t i o ns t r a t e g ya n dl i n e a rm a t r i xi n e q u a l i t y 第页 武汉科技大学博士学位论文 b a s e do nt h ea b o v er e s e a r c h e s ,t h ef u z z yl y a p u n o vf u n c t i o ni sa d o p t e di nt h e h 。s t a b i l i t y a n a l y s i so fm a m d a n if u z z ys y s t e m ,a n dan e ws u f f i c i e n tc o n d i t i o ni sd e r i v e do nt h eb a s i so f t h ea n a l y t i c a ls t r u c t u r eo ft h ef u z z yc o n t r o l l e r ( 2 ) ak i n do fs y s t e m a t i cd e s i g nm e t h o di sp u tf o r w a r da b o u tt h ei n p u ta n do u t p u tm e m b e r s h i p f u n c t i o n 1 1 1 ed e s i g nf a c t o r so fm e m b e r s h i pf u n c t i o na r ea n a l y z e di nd e t a i lo nt h eb a s i so f a n a l y t i c a ls 衄】c t i h eo fat y p i c a lf u z z yc o n t r o l l e r a n dt h er e s e a r c hp r o v i d e st h e o r e t i c a l f o u n d a t i o nf o rt h ed e s i g no ff u z z yc o n t r o l l e r ( 3 ) b a s e do nt h es u m m a r yo ft h ec h a r a c t e r i s t i co ft r i a n g l ea n dt r a p e z o i dm e m b e r s h i pf u n c t i o n , a k i n do fg e n e r a ll i n e a rm e m b e r s h i pf u n c t i o ni s p u tf o r w a r d ,a n dt r i a n g l ea n dt r a p e z o i d m e m b e r s h i pf u n c t i o nc a l lb el o o ka si t ss p e c i a lc a s e s i ti sp r o v e dt h a tt h ec o n t r o l l e rw i t t l g e n e r a ll i n e a rm e m b e r s h i pf u n c t i o ni st h es u mo fag l o b a lm u l t i - d e l a yc o n t r o l l e rw i t ha l l o f f s e ta n dal o c a lp d ( o rp i ) c o n t r o l l e r m e a n w h i l e ,t h el i m i t i n gs t m c t u r ea n dn o n l i n e a r c h a r a c t e ra r ed 舐v e d ( 4 ) t h eu n i v e r s a la p p r o x i m a t i o na n ds u f f i c i e n tc o n d i t i o no fm a m d a n if u z z yc o n t r o l l e rw i t h g e n e r a ll i n e a rm e m b e r s h i pf u n c t i o ni sd e r i v e da n dp r o v e dt h a tt h ec o n t r o l l e rc a na p p r o x i m a t e a n yc o n t i n u o u sr e a lf u n c t i o nw i t ha r b i t r a r yp r e c i s i o ni nd i s c o u r s e t h ee f f e c to ft h ed e s i g n e d m e m b e r s h i pf u n c t i o ni s v e r i f i e db yt h er e s e a r c ho fu n i v e r s a la p p r o x i m a t i o no ff u z z y c o n t r o l l e r ( 5 ) ak i n do fp i df u z z yc o n t r o l l e rw i t haw e i g h t e df a c t o ri sd e s i g n e da n das y s t e m a t i cd e s i g n m e t h o di sp r o p o s e dt os e tp a r a m e t e r so ff u z z yc o n t r o l l e ra c c o r d i n gt ot h eo r d i n a r yp i d c o n t r o l l e r o nt h eb a s i so f a n a l y t i c a ls 仃1 l c t l l r eo ff u z z yc o n t r o l l e r , t h ec o n t r o le s s e n c eo fp i d f u z z yc o n t r o l l e ri sr e v e a l e da n dt h es t a b i l i t yo ff u z z ys y s t e mi sr e s e a r c h e dw i t ht h ef u z z y l y a p u n o vm e t h o d t h e s er e s u l t sm a n i f e s tt h a tt h ep e r f o r m a n c eo ft h ed e s i g n e df u z z y c o n t r o l l e ri sb e t t e rt h a nt h a to fo r d i n a r yp i dc o n t r o l l e r s e c o n d l y , al ( i n do fp i df u z z y c o n t r o l l e rw i t hac h a n g e a b l ei n t e g r a lp a r a m e t e ri sd e s i g n e dt oc o n t r o lt h e s es y s t e m sw i t hb i g i n e r t i a la n dd e l a y , e t c f i n a l l y , t h ed e s i g n e df u z z yc o n t r o l l e r sa r eu s e di nt e m p e r a t u r ea n d l e v e lc o n t r o lo ft h ep r o c e s sc o n t r o le x p e r i m e n ts y s t e m s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n tr e s u l t s s h o wt h a tt h ed e s i g n e df u z z yc o n t r o l l e r sa r es i m p l ea n de a s yt ob er e a l i z e d ,a n dm e a n w h i l e , t h e yh a v es o m ea d v a n t a g e so fr o b u s t n e s sa n ds t a b i l i t y k e y w o r d s :f u z z yc o n t r o l ;a n a l y t i c a ls n c t u r e ;f u z z yl y a p u n o vf u n c t i o n ;m e m b e r s h i pf u n c t i o n ; u n i v e r s a la p p r o x i m a t i o n ;p i dc o n t r o l 武汉科技大学博士学位论文第v 页 目录 摘要1 a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 弓l 言1 1 2模糊控制的发展l 1 3模糊控制的解析结构研究现状4 1 3 1m a m d a n i 模糊控制器的解析结构5 1 3 2t s 模糊控制器的解析结构6 1 3 3各种输入模糊子集形式的模糊控制器解析结构6 1 4 模糊系统的稳定性分析6 1 4 1 公共l y a p u n o v 函数的方法7 1 4 2 分段l y a p u n o v 函数的方法。7 1 4 3 模糊l y a p u n o v 函数的方法8 1 5模糊系统的通用逼近性8 1 5 1模糊系统的通用逼近性9 1 5 2模糊系统的通用逼近性充分条件。9 1 5 3模糊系统的通用逼近性必要条件l o 1 6模糊控制研究中存在的一些问题1 0 1 7本文的主要研究内容- 1 l 第二章模糊控制及解析结构理论1 3 2 1 前言。1 3 2 2模糊控制的基本原理1 3 2 3模糊控制器的设计1 3 2 3 1模糊控制器的结构设计1 4 2 3 2模糊规则的设计1 5 2 3 3解模糊化方法1 6 2 4模糊控制的解析结构理论1 7 2 4 1模糊控制器解析结构的推导1 7 2 4 2模糊控制器解析结构的分析18 2 5本章小结1 9 第三章 基于模糊l y a p u n o v 函数的模糊系统稳定性分析及设计2 0 3 1 引言一2 0 3 2理论基础2 0 3 2 1 线性矩阵不等式2 0 3 2 2a c k e r m a n n 公式2 1 第v i 页武汉科技大学博士学位论文 3 2 3凸优化理论2 1 3 2 4 l y a p u n o v 稳定性分析的基本理论2 1 3 3 基于l y a p u n o v 函数的t - s 模糊系统稳定性分析的基本原理2 2 3 3 1t - s 模糊系统描述2 2 3 3 2并行分布补偿原理2 3 3 3 3 基于l y a p u n o v 函数的t - s 模糊系统稳定性分析方法2 3 3 4 基于模糊l y a p u n o v 函数的t - s 模糊系统的稳定性分析与设计2 4 3 4 1 基于模糊l y a p u n o v 函数的t - s 模糊状态观测器设计2 4 3 4 2 基于模糊l y a p u n o v 函数的t - s 模糊系统最优控制器的设计2 6 3 4 3 带有补偿量的t - s 模糊系统稳定性分析2 9 3 4 4 仿真实验3 l 3 5 基于模糊l y a p u n o v 函数的m a m d a n i 模糊系统风稳定性分析3 5 3 5 1m a m d a n i 模糊系统描述3 5 3 5 2典型m a m d a n i 模糊控制器的设计。3 6 3 5 3基于m a x m i n 推理方法的m a m d a n i 模糊系统稳定性分析3 7 3 5 4基于s u m p r o d u c t 推理方法的m a m d a n i 模糊系统稳定性分析4 0 3 5 5m a m d a n i 模糊系统的稳定性分析方法。4 2 3 5 6仿真实验4 2 3 6本章小结。4 5 第四章典型模糊控制器的隶属函数设计及分析4 6 4 1 引言4 6 4 2典型模糊控制器的定义4 6 4 3 模糊子集的相关性质4 7 4 4基于解析结构的隶属函数设计4 7 4 4 1输入隶属函数的设计4 8 4 4 2输出隶属函数的设计5 1 4 5 输入、输出隶属函数的系统化设计5 2 4 6仿真实验5 2 4 7本章小结5 6 第五章 具有广义线性隶属函数的模糊控制器设计及分析5 7 5 1 引言。5 7 5 2 广义线性隶属函数的设计5 7 5 2 1数学准备5 7 5 2 2广义线性隶属函数的定义5 8 5 3 具有广义线性隶属函数的典型模糊控制器的解析结构5 9 5 3 1 模糊控制器的解析结构推导。5 9 5 3 2模糊控制器的结构分析6 0 武汉科技大学博士学位论文第i 页 5 3 3模糊控制器的结构特性6 2 5 4具有广义线性隶属函数的模糊控制器的局部稳定性分析一6 7 5 5仿真实验6 7 5 6本章小结6 8 第六章具有广义线性隶属函数的模糊控制器的通用逼近性。6 9 6 1 弓i 言。6 9 6 2理论基础6 9 6 3具有广义线性隶属函数的模糊控制器通用逼近性6 9 6 3 1模糊控制器的通用逼近性证明6 9 6 3 2 仿真实验:7 l 6 4具有广义线性隶属函数的模糊控制器通用逼近性充分条件7 3 6 4 1模糊控制器通用逼近性充分条件的推导7 3 6 4 2仿真实验7 5 6 5本章小结7 7 第七章具有加权因子的p i d 型模糊控制器设计及应用7 9 , 7 1 引言7 9 7 2模糊控制器的基本结构形式一7 9 7 3具有加权因子的p i d 型模糊控制系统8 0 7 3 1p i d 型模糊控制器的设计8 0 7 3 2p i d 型模糊控制器的解析结构分析8 2 7 3 3p i d 型模糊控制器的系统化设计方法8 3 g o - 7 3 4p i d 型模糊控制器的稳定性分析8 4 7 3 5仿真实验8 6 7 4具有变积分p i d 型模糊控制系统9 2 7 4 1具有变积分p i d 型模糊控制器的设计9 2 7 4 2仿真实验9 3 7 5应用实例9 4 7 5 1高级过程控制实验系统简介9 4 7 5 2实验结果9 6 7 6 本章小结1 0 1 第八章全文总结与展望1 0 2 8 1全文总结1 0 2 8 2工作展望10 4 参考文献10 5 攻读博士学位期间发表论文和科研情况。1 1 4 至i 谢1l6 武汉科技大学博士学位论文第1 页 第一章绪论 1 1 引言 控制理论的发展大致经历了三个阶段:经典控制、现代控制和智能控制。 一般而言,经典控制和现代控制统称为传统控制。经典控制主要是研究系统的外部特 性,只涉及单输入单输出的控制系统,其理论主要包括以传递函数为基础的根轨迹分析和 频率响应分析:根轨迹分析的方法是根据闭环系统的极点位置,判断和设计控制系统,如 e v a n s 的根轨迹法;频率响应分析的方法是根据系统对正弦输入信号的稳态响应,研究系 统特性,如b o d e 图、n y q u i s t 稳定判据和对数频率特性综合等。从上世纪5 0 年代末开始, 针对经典控制无法用于多输入多输出控制系统的问题,基于时域分析的现代控制理论诞生 了,控制系统设计重点从设计可行系统转变到设计某种意义上的最优系统。现代控制理论 利用系统内部状态变量及其状态空间方程,研究了系统的可控性、可观测性、稳定性、鲁 棒性和最优控制等问题。经过历史的证明,经典控制和现代控制在处理实际问题时都得到 相当程度的成功应用,奠定了自动控制技术的基石,但是它们对系统均有一个基本的要求: 必须知道被控对象的数学模型,即传统控制是基于模型的控制方式。 随着具有非线性,高噪声干扰,动态突变性以及复杂结构等特点的控制系统出现,各 种复杂性和不确定性的被控对象难以用精确的数学模型描述,这样,基于数学模型的传统 控制对上述复杂控制对象难以实现有效的控制。在上

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论