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模糊控制技术是现代控制理论中基于语言规则和模糊推理的先进控制策略和新技术是智能控制的一个分支。模糊控制理论最早是由美国学者、美国加州大学著名教授L.A. Zadeh于1965年提出的它是语言规则表示方法中的模糊推理和基于模糊数学的先进计算机技术判断的高级控制策略。
模糊控制技术的最大特点是适合在各个领域广泛应用。伦敦大学教授E.H. Mamdani最早在1974年获得了申请结果。他首先将模糊控制句子组的FC应用于锅炉和汽轮机的运行控制并在实验中取得了成功。从1985年到1986年日本进入了模糊控制的实际应用时期。
模糊控制系统是一种自动控制系统。它是一种带有反馈通道的闭环数字控制系统由计算机控制技术构成。在模糊控制系统中以模糊数学、模糊语言、模糊逻辑的规则推理等形式的知识表示为理论基础。它的宪法核心是一个具有智力和自学能力的FC。模糊控制系统的主要特点如下 1.模糊控制系统独立于系统的精确数学模型。当一个系统的精确数学模型难以获得或根本找不到时可以使用模糊控制因此它特别适用于复杂系统和模糊对象。2.通常模糊控制系统具有智能和自学习功能。模糊控制系统中的知识表示、模糊规则和综合推理主要基于专业知识或熟练操作人员的成熟经验可以通过学习不断更新。3.模糊控制系统的核心是FC。在FC中使用计算机或单片机作为主体因此具有数字控制系统的精度和软件编程的灵活性。
模糊控制系统与普通计算机数字控制系统的主要区别在于FC的使用。FC是模糊控制系统的核心。模糊控制系统的性能主要取决于FC的结构。FC使用的模糊规则、合成推理算法、模糊决策方法等因素是决定最终模糊控制系统优劣的关键因素。FC也称为模糊逻辑控制器。因为模糊控制规则是用模糊理论中的模糊条件语句来描述的所以FC是语言控制器也称为模糊语言控制器。
如图 所示FC 主要包括输入量模糊接口、成员数据库、模糊控制规则库、模糊推理引擎和输出 defuzzy 接口五部分。FC的输入只有根据实际需要经过模糊化后才能用于模糊控制输出的求解达到将测量值的输入转换为模糊向量的主要功能模糊向量可以是单输入也可以是多输入。隶属资格数据库存储所有输入和输出变量的所有模糊子集的成员向量值。如果话语的模糊域是一个连续域那么它是一个隶属函数。FC的规则主要基于专业知识或熟练操作人员积累的长期经验。模糊规则库和数据库构成了整个FC的知识库。模糊推理引擎是FC的功能部分通过模糊推理求解模糊关系方程根据输入的模糊量基于模糊控制规则得到模糊控制量。模糊推理是模糊逻辑理论中最基本的问题。 添加图片注释不超过 140 字可选 一般温控系统是具有大惯性的系统温度控制由PID算法、模糊算法和神经网络算法实现。在控制工程的实践中许多复杂控制对象或过程的运行特性或输入输出特性很难用简单实用的物理定律或数学关系给出。在某些过程中通过可靠的检测手段无法准确检测过程状态的变化导致难以在经典数学建模方法中获取适用于当前控制系统设计理论的目标模型并且通常通过模糊控制方法完成检测。考虑系统的实际情况和算法的复杂程序采用模糊算法进行温度控制。
预热温度模糊控制系统的基本结构如图1.46所示。模糊控制系统的输入是预热温度场的温度由红外测温仪测量输出是预热温度场的加热装置的加热强度。在实施控制活动时不仅需要确定输入温度和设定温度之间的预热温度偏差以决定采取何种措施还需要确定预热温度偏差的变化率。即根据偏差和偏差的变化率进行综合称重和判断从而保证系统控制的稳定性减少超调和振荡。因此在进行温度控制时模糊概念涉及三个语言变量域温度偏差Δ T、偏差变化率ΔTe和控制量输出U
