智能控制模糊控制

1、专家控制系统专家控制系统控制工程吴明宽模糊控制n模糊控制是以模糊集合论，模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制。n模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既有系统化的理论，又有大量的实际应用背景。发展简史n1965年美国加利福尼亚大学控制论专家卢菲特泽德教授提出模糊逻辑理论n1973年Zadeh在论文中提出把模糊逻辑应用于控制领域n1974年英国的E.H.Mamdani成功的将模糊控制应用于锅炉和蒸汽机控制n1982年第一个工业模糊系统在丹麦BlueCircleCementandSIRA投入使用n1987年theSendaiCitysubway成为第

2、一个成功应用模糊控制的大型工程特点n简化系统设计的复杂性，特别适用于非线性、时变、模型不完全的系统上。n利用控制法则来描述系统变数间的关系。n不用数值而用语言式的模糊变数来描述系统，模糊控制器不必对被控制对象建立完整的数学模式。特点n模糊控制器是一语言控制器，使得操作人员易于使用自然语言自然语言进行人机对话。n模糊控制器是一种容易控制、掌握的较理想的非线性控制器，具有较佳的适应性及强健性(Robustness)、较佳的容错性(FaultTolerance)。经典模糊控制器n利用模糊集合理论将专家知识或操作人员经验形成的语言规则直接转化为自动控制策略。通常使用模糊规则查询表，用语言知识模型来设计

3、和修正控制算法。n模糊控制器主要分为mamdani和TSK两类。mamdani系统的输入输出均为语言值，输出需要非模糊化得到数字量。TSK系统输入为语言值，输出为数字量。模糊控制器结构n模糊控制器是时变参数PID控制器n模糊控制器的极限结构理论设计模糊控制器一般方法n1.定义输入及输出变数定义输入及输出变数。 通常，模糊控制的输入变数可以是撷取自受控系统的观测量。也可以是推导出来的资料；而模糊控制的输出变数则为操控受控系统的操作量。设计模糊控制时，要利用一些方法去选择适当的输出入变数，并加以定义。n2.决定模糊决定模糊化的化的策略策略。输入到模糊控制的资料可能是代表观测量的确定数值(crisp

4、value)，也可能是带有模糊性质的干扰(disturbance)噪声。设计模糊控制时必须考虑输入信号的各种可能形式，选择适当的模糊化方式，以便将系统的状态转换成语言变数。n3.定义各语言变数数据库。定义各语言变数数据库。n4.设计控制规则库。设计控制规则库。n5.设计设计fuzzy推论机构。推论机构。n6.选择解模糊选择解模糊化的化的方式。方式。案例分析n模糊PID控制在电子式万能实验机中的应用分析n万能试验机是一种广泛用于各种材料的质量控制和新材料的力学性能研究的重要的精密测量仪器，它将拉伸、压缩、弯曲、扭转集于一身，通过不同的加载方式，测量各种材料的多项力学性能。由于测量对象的加载方式多

5、样性和测量过程的复杂性，对于不同的材料和不同的加载方式，如何控制与测量，且保证其正确、快速和准确是目前万能试验机控制系统的重点和难点。电子式万能试验机电子式万能试验机工作原理试验机的系统结构图n系统组成单元的具体方案设计包括：1.直流伺服驱动单元：该单元是电子万能试验机的核心部件，由直流伺服驱动模块和用伺服电源组成2.测量单元：测量系统包括变形测量、位移测量和负荷测量。3.ARM主控制器：本系统采用的是ATMEL公司生产的一款ARM9处理器芯片AT91RM9200适用于数据采集传输，自动控制，工业应用，微型嵌入式终端等应用场合主控制器。4.机械部分机械部分：试验机的机械部分，主机负荷机架采用等

6、强度的设计方法，其工作台与横梁采用焊接梁结构。5.上位PC机：按软件工程理论分析电子万能试验机的测控功能的实现，然后进行模块化、结构化的软件设计，目标是使软件具有人机界面友好、功能易扩充及易维护的优点。自动控制测量装置n电子万能试验机系统由主控制器、三路传感器及试验机等组成。在自动加载过程中，传感器信号经放大、A/D转换进主控制器，计算机循环采集压力值、位移值和试样变形量，根据这些值判断材料变形的不同阶段，根据不同阶段标准规定的加载速度，控制直流伺服驱动模块产生PWM波形，控制直流电机的转速，最终使加载速度保持在一定范围内，实现试验机自动控制的要求。测量装置分析n压力测量：本系统采用弯曲梁式测力传感器n形变测量：线性差动变压器简称LVDT是将机械位移转换成交流电压的一种装置。引伸计n位移测量：主要是通过伺服电机的增量式光电编码器的反馈获得系统控制策略分析n万能试验机系统的控制策略是整个控制系统的核心部分，在该系统的控制之下，万能试验机的动横梁、强电、弱电各个部分协调有序、相互配合的工作，形成一个有机的统一整体。n万能试验机是一种非线性时变系统，采用常用的控制算法是较难达到理想控制效果故采用，模糊自适应PID控制。控制算法分析n万能试验机控制系统中的模糊自适应PID控制器主要是要找出在PID三个参数KP，KI，KD与误