空调系统神经模糊控制器——结构和算法

提出了一种适用于空调系统控制的新型神经模糊控制器。这种神经模糊控制器将神经网络和模糊控制紧密结合，是一种以神经网络表示模糊控制规则的模糊控制系统，控制推理基于模糊推理的精确值法，神经网络采用后向传播（BP）学习算法。本文论述这种神经模糊控制器的结构和算法，其仿真和优化将另文论述。     

模糊神经网络在高层建筑横风向振动控制中的应用研究

提出了模糊神经网络方法控制高层建筑横风向风振反应。通过观测部分楼层加速度和控制力输出，建立了模糊神经网络控制器，解决了传统控制中有限的传感器数目对系统振动状态估计的困难．利用模糊神经网络控制器预测结构的控制行为，消除了闭环控制系统中存在的时滞。利用模糊神经网络控制器的自学习能力来确定模糊规则和语言变量隶属函数，解决了土木工程复杂结构模糊控制中，难于依据专家的主观经验来确定模糊控制规则和语言变量隶属函数等困难。模糊神经网络方法的优势在于算法自身的鲁棒性，处理结构非线性、参数不确定性及时变等问题的能力。通过对基准建筑的刚度不确定性分析，讨论了模糊神经网络控制器的鲁棒性。仿真分析表明，模糊神经网络控制策略能有效地抑制高层建筑的横风向风振反应，控制效果略优于LQG控制，而拥有LQG控制不具备的诸多优点。     

模糊控制在变风量空调控制系统中的应用研究

本文研究设计了模糊控制系统结构,建立了模糊控制规则库,设计了模糊推理机,进行了模糊控制输出量的解模糊,建立了模糊逻辑控制表等。研究结果表明,与传统的控制系统相比。变风量空调模糊控制系统具有更好的稳定性和节能效果。     

基于Sugeno型模糊神经网络的空间杆系结构的压电驱动器主动控制

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经网络的自适应学习功能进行模糊划分及产生模糊规则,最后利用模糊系统的推理能力对空间杆系结构模型进行基于地震响应的主动控制仿真,同时与基于经验的Mamdani型模糊推理规则进行仿真对比。仿真结果表明两种模糊推理模型对结构模型的控制都能达到良好效果,但是由于Sugeno型模糊推理的计算简单,其仿真速度比Mamdani型模糊推理快几十倍,而且省去了人为的经验总结过程,因而采用Sugeno型模糊神经网络控制器更能满足工程应用的要求。     

基于PLC的矿井提升机模糊自适应PID控制策略研究与仿真

在针对矿井提升机的PLC控制系统中,采用传统PID控制虽能达到相应的控制要求,但因其控制的响应时间长、控制精度低、稳定性差等缺陷,不能广泛应用于有高精度要求的控制系统中。将模糊控制与自适应PID控制结合起来,设计了模糊自适应PID控制器。利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,进一步完善PID控制器的性能,提高系统的控制精度。MATLAB／SIMULIK下的仿真结果表明该方法的控制效果优于常规的PID控制,并能消除了模糊控制稳态误差较大、控制精度低等缺点。     

压电变摩擦阻尼器对高层建筑非线性地震反应的模糊控制算法

设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑结构非线性反应的模糊控制算法,通过模糊控制算法建立了施加在压电变摩擦阻尼器上的电压与结构的响应之间的关系.对一个受控的20层基准建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与别的控制策略进行比较.结果表明,对于安装有压电变摩擦阻尼器的结构,采用模糊控制算法,能有效抑制高层建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏.     

基于压电摩擦阻尼器的自调整模糊控制

通过压电驱动器的出力性能标定试验,建立压电摩擦阻尼器的最大摩阻力表达式;采用基于解析表达式的自适应模糊控制方法,设计含有四个调整因子的规则自调整模糊控制器;综合运用MATLAB语言、GUI工具以及SIMULINK工具箱建立输电塔模型结构无控和模糊控制时的数值模拟系统,分析结构在不同工况下的地震响应和控制效果。结果表明:自调整模糊控制系统能够根据模型结构的动力反应实时改变压电摩擦阻尼器的控制力,且相比传统模糊控制表现了更好的控制效果;自调整模糊控制后,除一层的速度峰值略有放大外,模型结构其余各层的位移和速度峰值响应都得到较好地抑制,且在结构层间变形较大的第三层表现最好的控制效果,位移峰值减小44.64%,速度峰值减小37.96%。     

基于智能算法的高层建筑非线性地震反应的MR阻尼器半主动控制

研究了第三阶段结构振动控制的Benchmark问题;设计了基于模糊神经网络的控制器模型;采用磁流变(MR)阻尼器作为控制装置,对一座20层Benchmark建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析。首先,通过神经网络对足尺MR阻尼器进行了动力特性的辨识;其次,在设计模糊神经网络控制器时,提出了分区控制的设计思路。将智能控制器半主动控制下的仿真结果与样本LQG控制进行了对比分析。结果表明:提出的智能控制器能有效抑制高层建筑结构的非线性地震反应;与样本LQG控制相比,由于智能控制器的内在鲁棒性和对结构非线性反应控制的稳定性,在非线性结构的振动控制中有很大的应用潜力。     

基于离复位控制策略的结构振动控制研究

对于主动或半主动控制系统来说,目前有多种经典控制算法可以应用于结构控制,然而由于结构控制系统内嵌的参数不确定性、非线性行为和时变特征,这些常规算法的适用性和控制效率往往是不理想的。与之相反,模糊控制系统由于不依赖系统的精确数学模型即可有效实施控制,因而许多研究者转向考虑采用模糊控制途径实施结构控制以避免这些问题。模糊控制现阶段的难题在于控制规则的建立仍无系统的方法可循,一般采取半经验的方法。由于缺乏系统完整的分析和设计方法,模糊控制规则的建立通常需要进行反复的尝试或试验,存在一定的困难。针对这一难题,提出并发展了一种离复位控制策略,用以生成结构模糊控制系统的控制规则。以这种策略作为设计模糊控制规则库的依据,研究了一个底层设有主动拉索控制系统的多层结构的地震反应控制问题。在算例中,通过与线性二次型最优控制算法进行控制效果的对比,验证了它的合理性和有效性。     

基于粗糙集理论的结构振动模糊控制

模糊控制是结构主动控制的一种很有前途的控制算法，但在模糊规则的确定上常带有经验性。近年兴起的粗糙集理论能有效分析和处理大量经验数据，从中发现隐含知识，揭示潜在的规律。本文提出将模糊推理与粗糙集理论结合起来、利用粗糙集理论提取模糊规则进行结构模糊振动控制的方法。通过对一个顶层作用有AMD装置的1：4五层钢框架模型结构的模糊控制仿真分析和地震模拟振动台试验研究，证实了所提方法的有效性；同时，试验研究也展示了模糊控制具有鲁棒性好、反馈量少的优点，具有很强的工程应用价值。     

结构非线性振动的自适应模糊滑模控制

结构在强震作用下将不可避免地进入塑性阶段,表现出非线性行为,而总体上说,结构非线性振动还没有系统、有效的控制方法.本文主要研究了结构非线性振动的自适应模糊滑模控制算法,用模糊系统来自适应地逼近非线性系统以实现滑模控制力,同时采用模糊系统消除滑模控制所带来的抖振现象,并给出了模糊滑模控制器和自适应律的设计.仿真模型采用3层和20层的Benchmark非线性结构模型,每层均设置一个采用自适应模糊滑模控制算法的控制装置,计算出其在地震输入下的结构响应,然后对仿真结果进行了分析.仿真结果表明,自适应模糊滑模控制算法能够充分发挥自适应模糊控制和滑模控制的优点,较好地实现对结构在地震作用下非线性振动的控制,并得到令人满意的结果.     

两种结构预测控制律的研究

为了解决结构控制计算复杂及控制力迟时等问题,用GM(2,1)模型模拟了地震作用,深入研究了控制力的预测和迟时控制方法。采用模糊控制和次优控制方法研究了受控结构的减震效果。研究表明,两种控制方法均能有效地减小结构的地震反应,通过合理选取控制系统的参数,次优控制方法能取得接近模糊控制的控制效果。     

基于模糊控制的包装膜自动纠偏系统设计

目的为了解决包装过程中薄膜纵向跑偏,以及常规控制方法性能较差等问题。方法基于模糊控制设计一种包装膜自动纠偏系统。分析包装薄膜跑偏的原因,并给出自动纠偏装置结构。在此基础上,建立纠偏系统数学模型,同时设计一种模糊控制器。利用MCF52235嵌入式芯片给出控制器的硬件结构。最后进行试验验证。结果跑偏量绝对值的最大值仅为0.4 mm,满足包装工艺控制要求。结论所述模糊控制方法能够有效地改善系统纠偏能力,具有较好的动态响应性能。     

大功率五坐标机床A轴的新型控制算法设计

针对齿隙和非线性摩擦对A轴控制精度的影响,设计了增益自调节模糊控制器,通过引入基于连续指数函数的增益自调节策略,消除了传统模糊控制中增益切换引起的控制律突变.虽然增益自调节模糊控制可以实现良好的动态响应和较小的稳态误差,但其需要二维模糊控制规则表来计算控制律,这在一定程度上影响了控制系统的动态响应速度.因此,设计了增益自调节模糊滑模控制器,通过采用模糊控制来逼近滑模等效控制律中的非线性函数项,消除了传统滑模控制的抖振现象.实验结果表明,本文所设计的两种控制算法均能实现较快的零超调动态响应及较高的稳态精度,能有效提高整体叶盘型面的加工精度和表面一致性,并显著降低叶片表面粗糙度.     

应用SMA智能阻尼器的结构模糊控制

利用形状记忆合金(SMA)的弹性模量随温度变化的特性和SMA超弹滞回耗能特性,设计提出一种新型SMA智能阻尼器。采用模糊控制器确定SMA智能阻尼器的SMA丝工作组数,从而瞬时准确地确定SMA智能阻尼器的刚度和阻尼的档位,并有效降低受控结构地震反应。利用MATLAB提供的模糊控制工具箱和Simulink模块建立仿真模型,数值分析某三层框架结构在无控、主动控制和模糊控制三种情况下的地震反应。仿真结果表明:在模糊控制情况下框架结构底层位移和加速度反应幅值分别降低了41%和48%,控制效果显著,接近主动控制的效果,从而验证了所设计提出的SMA智能阻尼器及其模糊控制的有效性与可靠性。     

PID模糊控制器在软胶囊生产过程中对温度控制系统的调节

本文阐述了模糊控制的方法,模糊控制器PID的结构和工作原理。介绍了利用PID模糊控制器运用模糊控制原理对软胶囊生产中温度控制系统的在线最佳调整,使其具有较好的静动态特性,提高系统的鲁棒性。利用MATLAB软件进行了仿真,证明其控制性能好于常规控制器。     

基于T-S型模糊逻辑的半主动摩擦阻尼器对非线性结构的振动控制

采用T-S(Takagi-Sugeno)型模糊逻辑调节半主动摩擦阻尼器正压力的方法对非线性结构的振动控制问题进行了研究。首先,建立了采用连续Bouc-Wen滞回模型的非线性结构控制系统运动方程,运用时程分析法确定了小震下摩擦阻尼器的初始滑动力,然后在建立半主动控制策略的基础上,采用T-S型模糊逻辑调节作用在半主动摩擦阻尼器上的正压力,实现对非线性结构的振动控制。数值分析结果表明,该方法能有效地减小非线性结构在地震激励下的峰值响应。     

基于模糊自适应PID的加样臂位置控制

为实现快速、平稳的加样臂位置控制,将模糊控制与传统PID控制相结合,设计出基于模糊自适应PID的位置控制器.通过模糊控制在线调整位置环PID控制器的3个参数,使控制器具有较强的自适应能力和抗负载扰动能力,同时还具有传统PID控制器精度高的优点.仿真结果表明,基于模糊自适应PID的位置控制器比传统PID位置控制器响应速度快,调节时间短并具有抗干扰能力.进行了加样臂的运动控制实验,以传统PID控制作为对比,通过改变加样臂的运动环境验证了模糊自适应PID控制可以实现加样臂的准确位置控制并具有一定的自适应能力,可以为类似控制器的设计提供参考.