模糊预测控制炉窑温度系统中应用

针对炉窑温度系统的大时滞、多扰动和非线性的特点,将T-S模糊状态空间模型作为预测控制的预测模型,并将T-S模糊表示的非线性系统转化为线性时变系统,给出了基于状态空间的多变量复杂系统的T-S模糊模型表达形式,设计出预测时域内多模型的非线性模糊预测控制器。根据实际控制中对控制量和输出的约束,将控制器输出求解转化为二次规划问题。     

污水处理过程多变量控制方法研究

针对在污水处理过程中存在的多变量相互影响,单变量控制显然不能满足其要求的情况下,本文提出了2种分级多变量模糊控制方法,分别为基于模糊PID-Smith和模糊理论的2级控制和基于双模糊PID-Smith理论的2级控制。这2种控制方法均采用1个双输入、单输出的控制器,它在结构上分为2级,其中基于模糊PID-Smith和模糊理论的2级控制器的第1级结构为模糊PID-Smith控制,第2级结构为模糊控制;而基于双模糊PID-Smith理论的2级控制的2级结构均为模糊PID-Smith控制。这2种控制器的设计方法不但解决了多变量模糊控制规则难以制定的问题,又充分的考虑了其他因素对控制量DO的影响,从而实现了污水处理过程中的多变量模糊控制。本文利用MATLAB软件实现了这2种控制方法的设计与仿真,并和单变量模糊控制进行了比较,总结了多变量模糊控制的特点和优势,指明了把多变量模糊控制应用于污水处理系统是切实可行的。     

多变量模糊系统建模与控制理论

对多变量模糊系统建模与控制理论中存在的一些问题进行了有益的探讨,并着重介绍了多变量模糊系统建模与控制理论在近年来的一些最新研究进展,其中包括四种新颖的多变量模糊模型的建模与辨识,以及两类多变量模糊控制器的最新研究成果,最后对未来的研究课题和发展趋势作了阐述。     

基于模糊组合变量的自适应加权控制

针对多变量非线性系统,提出一种基于模糊组合变量的自就加权控制方法,首先利用模糊逻辑系统构造模糊组合变量,通过赋予各个模糊组合变量不同的权重来形成多变量非线性系统的加权控制;然后利用反向传播算法对量化系数和加权系数进行学习,从而有效地解决了多变量模糊控制系统难以设计和实现多维控制器的问题,最后通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

基于变量分组模糊控制算法的倒立摆系统

采用模糊控制理论研究了直线一级倒立摆控制问题。直线一级倒立摆系统是多变量不稳系统,为了解决模糊规则爆炸问题,本文采用了变量分组的方法完成倒立摆模糊控制器的设计方案。要使直线一级倒立摆系统稳定,必须对小车位置和摆杆角度同时进行闭环控制,而单一的控制只能控制一个控制量,本文提出了两回路的模糊控制方案。仿真和实验结果证明了该方案的可行性和良好的控制性能。     

状态变量合成三级倒立摆模糊神经网络控制

为解决模糊神经网络在控制多变量系统时的规则组合爆炸问题,提出了用状态变量合成模糊神经网络控制三级倒立摆的方法。该方法既能解决具有快速、强非线性、绝对不稳定系统的控制问题,又能适用对状态变量可按性质和类型分类的多变量系统的控制,大大减少了模糊神经网络控制器的规则数,有利于利用专家的控制经验。实验结果证实了该方法的控制效果好,鲁棒性强。     

基于Vague集理论的数字控温器设计

针对模糊变量隶属度函数难以确定,描述信息包含不够准确、全面这一问题,利用Vague集理论知识,设计一种新型的温度模糊控制器。控制器对温度的控制根据温差设置为12级控制模式,利用Vague集的相似度量推理方法,匹配最佳控制模式。控制器输出的控制量为数字量。实验结果表明,整个系统设计过程简单,模糊隶属度区间值容易确定,控制过程效果较好,有很好的应用价值。     

变风量空调系统优化控制策略研究

变风量空调系统是多变量,大滞后、非线性和不确定性的系统,普通的模糊神经网络控制已难以满足其多变量动态控制的要求,为改善变风量空调系统控制性能,本文提出了一种小波模糊神经网络预测控制方法,实现变风量空调的温湿度有效控制.通过小波神经网络预测器在线建立被控对象的数学模型,并用模糊RBF神经网络控制器对所得到的信息在线修正,优化控制器参数,从而改善系统的控制效果.仿真结果表明,小波模糊神经网络预测控制具有很强的鲁棒性和自适应能力,控制精度高,控制效果好,安全可靠等优点,具有广泛的应用价值.     

模糊神经网络PID在电动舵机控制中的应用

研究电动舵机控制系统优化问题。针对传统控制器响应速度慢,由于系统本身是多变量非线性的复杂系统,存在时滞问题,系统参数不易整定,为了优化电动舵机控制系统的快速性性能,设计了一种改进的模糊神经网络PID控制器,提出了分离学习算法,利用自组织学习整定隶属度函数参数和误差反向传播学习整定加权系数。将算法用于电动舵机控制,实现对舵机以及导弹姿态的快速控制。仿真结果表明,改进控制器的响应时间达到4.8ms,优于传统的PID控制器和模糊PID控制器,为电动舵机控制系统快速性、高精度的设计提供了依据。     

基于模糊神经网络的多变量解耦控制

针对焦炉集气管压力这类多变量非线性系统，提出了一种基于PID神经网络和RBF模糊神经网络的多变量解耦控制方案，RBF模糊神经网络对多变量对象解耦，PID神经网络控制器控制过程的动态特性。工程应用表明，提出的控制策略有效地解决了集气管压力这类复杂对象的过程控制问题。     

A self-tuning fuzzy controller for a class of multi-input multi-output nonlinear systems

This paper presents a systematic design procedure of a multivariable fuzzy controller for a general Multi-Input Multi-Output (MIMO) nonlinear system with an input-output monotonic relationship or a piecewise monotonic relationship for each input-output pair. Firstly, the system is modeled as a Fuzzy Basis Function Network (FBFN) and its Relative Gain Array (RGA) is calculated based on the obtained fuzzy model. The proposed multivariable fuzzy controller is constructed with two orthogonal fuzzy control engines. The horizontal fuzzy control engine for each system input-output pair has a hierarchical structure to update the control parameters online and compensate for unknown system variations. The perpendicular fuzzy control engine is designed based on the system RGA to eliminate the multivariable interaction effect. The resultant closed-loop fuzzy control system is proved to be passive stable as long as the augmented open-loop system is input-output passive. Two sets of simulation examples demonstrate that the proposed fuzzy control strategy can be a promising way in controlling multivariable nonlinear systems with unknown system uncertainties and time-varying parameters.     

一类多变量非线性系统的自适应模糊控制

针对一类具有干扰和不确定性的多变量非线性系统, 提出了一种自适应模糊控制方法. 该多变量系统由 m 个互连子系统组成, 每个互连子系统中的未知函数是非仿射的. 由于不确定非仿射函数的存在和互连子系统之间的耦合, 这类系统是很难控制的. 通过利用均值定理、模糊系统、Backstepping 设计方法以及引入 Nussbaum 类型函数, 克服了这个困难. 另外, 与大多数研究结果相比较, 提出的方法减少了在线调节参数的数量. 提出的控制方法能实现闭环系统的所有信号是有界的. 仿真实验表明该控制方法的有效性.     

An index of applicability for the decomposition method ofmultivariable fuzzy systems

Research on the application of fuzzy set theory to the design of control systems has led to interest in decomposition of multivariable fuzzy systems. Decomposition of multivariable control rules is preferable since it alleviates the complexity of the problem, but the inference error is inevitable because of its approximate nature. In this paper we show that a large inference error is generated when the Gupta's decomposition method (1986) is applied to Exclusive-nor (ENOR) gate model which is used as a counter example. We define an index of applicability which can classify whether the decomposition method can be applied to a multivariable fuzzy system or not     

特征结构下多变量预测控制系统的闭环反馈结构及其应用

文献[1]把多变量频域设计方法和单变量预测控制结合起来,提出了在特征结构下的多变量预测控制算法。本文在此基础上提出了特征结构下多变量预测控制系统的闭环反馈结构。利用此反馈结构不仅可有效地减少多变量预测控制算法的计算量及所需的存贮空间,而且还可以方便地判别此类预测控制系统的闭环稳定性。文中以火力发电厂中带汽-汽换热器的20万千瓦火电机组汽温系统为例进行了预测控制的仿真,仿真结果表明,用本文所提出方法设计的多变量预测控制系统,具有良好的控制效果。     

特种陶瓷液压机系统模糊PID控制的仿真

针对目前特种陶瓷液压机系统参数整定困难的现象,使其抗干扰能力良好,提出一种将模糊控制和常规PID控制相结合的控制方式,将其应用于特种陶瓷液压机控制系统中,通过Simulink建模仿真,对其进行不同信号的激励.通过模糊控制与常规PID控制器仿真结果进行比较,结果表明:当条件变化时,模糊PID能实现参数自整定,得到较好的控制效果,并且能够很好地降低控制对象不确定对系统的影响,一定程度上可以提高系统的跟随性能.     

循环流化床锅炉双模糊解耦控制的研究

针对循环流化床锅炉多参数、非线性、时变、强耦合的特点,引入了一种新型的模糊解耦算法,依据解耦补偿原理和模糊控制思想,提出了以模糊控制器作为解耦补偿器,以模糊PID作为系统控制器的双模糊解耦控制方法。以耦合最严重的燃烧系统为研究对象,通过相对增益确定多变量的耦合程度,并配对合适的输入输出变量。利用模糊控制器不要求被控对象精确的数学模型,适合于强耦合、大滞后等优点,有效地减少了系统动态响应时间,提高了实时性和控制精度。仿真结果表明,本文提出的控制策略简单可行、效果良好。     

不确定性多变量系统的终端滑模控制律设计

本文在研究了多变量确定性指数型终端滑模控制的基础上给出了其不确定多变量系统的控制律特性.为克服不确定性给系统造成的抖动现象,参考模糊控制的优点,设计了模糊补偿控制以消除这种抖动.最后将所设计的控制律做了仿真应用,结果表明,本文所设计的控制器性能满足要求,控制效果较为满意.     

基于模糊内模控制的球磨机系统的研究

球磨机系统具有多变量、强耦合、长时滞以及生产工况变化大等特点,采用常规控制策略很难达到控制目标。针对该问题,文章提出了一种基于模糊内模控制的球磨机系统的设计方案,分析了球磨机工作原理,建立了其数学模型,详细介绍了球磨机系统的解耦分析,最后给出了球磨机模糊内模控制器的设计方法。仿真结果表明,基于模糊内模控制的球磨机系统具有良好的解耦能力,鲁棒性强,能够较好地解决球磨机系统的时变性、耦合性和延迟性问题,具有一定的工程应用价值。     

Robust Stabilization of Uncertain Fuzzy Systems Using Variable Structure System Approach

Based on the variable structure system (VSS) theory, we develop a fuzzy control system design method for a class of uncertain nonlinear multivariable systems that can be represented by a Takagi-Sugeno fuzzy model. We make the first attempt to relax the restrictive assumption that each nominal local system model shares the same input channel, which is required in the traditional VSS-based fuzzy control design methods. As the local controller we use a sliding mode controller with a switching feedback control term. In terms of linear matrix inequalities (LMIs), we derive a sufficient condition for the existence of linear sliding surfaces guaranteeing asymptotic stability of the reduced-order equivalent sliding mode dynamics. We present an LMI characterization of such sliding surfaces. We also give an LMI-based algorithm to design the switching feedback control term so that a stable sliding motion is induced in finite time. Finally, we give a numerical design example.     

倒立摆的双闭环选择型模糊控制设计及仿真

针对多变量、非线性、强耦合性的倒立摆系统 ,采用牛顿 -欧拉法建立了其动力学方程 ,并进行了线性化处理 ,得到了状态空间模型 ,并提出一种双闭环选择型模糊控制方案。该方案通过一个选择型开关将两个模糊控制器的工作有机地统一起来 ,实现了摆杆角度与小车位置的双重控制功能 ,而且降低了模糊控制器的设计难度。最后在MATLAB环境下进行了计算机仿真 ,仿真结果表明 ,摆杆角度和小车位置的控制过程均具有良好的动态性能和稳态性能 ,验证了建模的正确性和控制方案的有效性