六章規則自調整模糊控制A

2021-08-08 15:01:03 字數 3461 閱讀 2027

or10. if e=no or po and ec=ns then u=ps

or11. if e=no or po and ec=o then u=o

or12. if e=no or po and ec=ps then u=ns

or13. if e=no or po and ec=pm or pb then u=nm

or14. if e=ps and ec=nb or nm then u=ps

or15. if e=ps and ec=ns then u=o

or16. if e=ps and ec=o or ps then u=nm

or17. if e=ps and ec=pm or pb then u=nm

or18. if e=pm or pb and ec=nb or nm then u=o

or19. if e=pm or pb and ec=ns then u=nm

or20. if e=pm or pb and ec=o or ps then u=nb

or21. if e=pm or pb and ec=pm or pb then u=nb.

上述條件語句構成了描述眾多被控制過程的模糊模型,例如:衛星的姿態與作用力的關係;飛機或船航向與舵偏角的關係;工業鍋爐中的壓力與加熱的關係等等。因此,在條件語句中,誤差e、誤差變化ec及控制量u對不同的被控物件有著不同的物理意義。

三、確定模糊變數的賦值表

模糊變數誤差e、誤差變化ec及控制量u的模糊集和論域確定後,須對模糊語言變數確定隸屬函式,即所謂對模糊變數賦值,如

pbe=0.1/3+0.4/4+0.8/5+1.0/6

模糊變數e、ec及u的賦值見表5-1、5-2、5-3,它們是根據實際情況具體確定的。

表5-1模糊變數e的賦值表

表5-2模糊變數ec的賦值表

表5-3模糊變數u的賦值表

四、建立模糊控制表

上述描述模糊控制的21條模糊條件語句之間是或的關係,由第1條語句所確定的控制規則可以計算出u1。

由第1條語句所確定的模糊關係可用式(4-6)寫出,即

=[(nbe+nme)×pbu]·[(nbec+nmec)×pbu5-1)

如果令此刻取樣所得到的實際誤差量為e且誤差的變化ec,由式(4-1)可以算出控制量為

u1=e·[(nbe+nme)×pbu]·ec [(nbec+nmec)×pbu5-2)

對於e及ec的隸屬函式值對應於所量化的等級上取1,其餘均取為零值,這樣可使(5-2)簡化為

u1=min{max[μnbe(i); μnme(i)];max[μnbec(j); μnmec(j)]; μpbu(x5-3)

式中μnbe(i)、μnme(i),是模糊集合nbe和me和第i個元素(即令測量得到的誤差為第i個等級)的隸屬度,而μnbce(j)、μnmce(j),是模糊集合nbec和nmec第j個元素(令測量得到的誤差變化為第j個等級)的隸屬度。

同理,可以由其餘各條語句分別求出控制量u2,…,u21,則控制量為模糊集合u,表示為

u=u1+u2+…+u215-4)

由式(5-4)計算出的模糊控制量可以採用第四章中介紹的一種判決方法,如採用最大隸屬度方法,將控制量由模糊量變為精確量。

利用計算機可根據不同的i和j計算好控制量u,製成如表5-4所示的控制表,作為「檔案」存貯在計算機中。當進行實時控制時,便於根據輸出的資訊,從「檔案」中查詢所需採取的控制策略。

表5模糊變數u的賦值表

五、簡單模糊控制器的控制特性

簡單的模糊控制器由取樣時刻所獲得的誤差及誤差變化訊號,再根據它們模糊化的結果查詢模糊控制表,得到控制量的模糊量.把該模糊轉換為精確量,即作為模糊控制器的輸出對被控物件施加某種控制作用。

簡單的模糊控制器具有設計比較簡單、控制效能比較好的特點。但應該指出,這種控制器的模糊控制表由輸人輸出變數及其論域和模糊變數的賦值表決定,一旦模糊控制表確定之後,這種模糊控制器的控制規則就固定不變。對於不同的被控制物件,簡單的模糊控制器採用不變的控制規則不能獲得預期的控制效果。

儘管如此,模糊控制器同常規的數字pid控制相比還是具有許多優越性能。

為了便於將fuzzy控制與pid控制進行比較,選用典型的被控制物件,並改變被控物件模型的引數及其結構,觀察比較兩種控制方式的階躍響應,從而可以得出結論。

1.典型被控物件

為了比較pid控制與fuzzy控制特性,選擇以下典型物件

地5-5)

5-6)

5-7)

因為上述被控物件代表了許多任務業過程,諸如熱工、化工、煉油、造紙、電站等過程的特性。在混合**過程中,模擬物件由運算放大器元件與阻容網路構成慣性環節,用計算機軟體實現純滯後,從而實現對上述三種物件的模擬。也可以採用模擬機模擬上述物件。

2.控制特性的比較

在工業過程中,帶有滯後的二階物件是很普遍的,所以為了比較pid控制和fuzzy控制的特性,我們均按帶滯後的二階物件整定兩種控制器的引數,使得它們都能獲得滿意的控制特性。為了比較兩種控制器的魯棒性,在保持已整定的兩種控制器引數不變的情況下,首先改變被控二階物件的引數,如t1、t2的大小,看其系統階躍響應特性的變化。然後,在兩種控制器引數不變的條件下,進而改變被控物件的結構,如由二階變為一階,再變為三階,比較各種情況下的響應特性。

(1)pid控制特性

對於二階物件,如式(5-6)所示,取滯後時間τ=0,k=20。整定其引數kp=0.284,k1=0.

03,kd=0.626,取樣週期t=0.1s。

在這樣條件下,系統的階躍響應曲線如圖5-2中的曲線②所示,超調σ為4%,調節時間ts=8.25s(穩態誤差以2%計,以下同)。

在保持pid控制器整定引數不變的情況下,改變二階物件兩個時間常數t1及t2,如圖5-2中給出的四種形式的二階物件,其階躍響應曲線如圖5-2所示。由響應曲線可以看出,隨著時間常數減小,調節時間變短,且超調減小;隨著時間常數增大,調節時間變長,且超調增大。在圖5-2給定條件下,調節時間從最短的5s變到最長的 16.

75s,變化為3.35倍。而超調由最小的1.

3%變到最大的6%,變化為4.6倍。

將二階物件變為一階時,pid控制從理論上講要變為pi控制(kd=0),混合**實驗也證實了這一點。在保持pid控制器原整定引數情況下,被控物件由二階變為一階時,取樣時間t在0.ls時,系統嚴重振盪。

當取樣時間t取0.02s時,其階躍響應曲線如圖5-3中的①所示,有些高頻分量,不能令人滿意。

將二階物件變為三階時,其pid控制引數仍不變,階躍響應曲線出現振盪,如圖5-3中的曲線③所示。通過多次調整pid控制引數仍不奏效。因為從理論上講,對三階物件應該選用pid—pi兩級串聯調節,不能採用簡單的單級pid控制。

由上述混合**實驗結果可以看出,基於準確物件模型來整定控制引數的pid控制,對於物件引數變化是敏感的,對於模型結構變化(如階的改變)基本沒有適應能力。

(2)模糊控制特性

採用模糊控制演算法時,調整模糊控制引數仍按式(5-6)給出的帶時間滯後的二階物件,取滯後時間τ=0.5s。通過階躍響應特性來整定模糊控制器的兩基本引數,誤差e及誤差變化ec的基本論城整定為

e[-0.6,+0.6]

ec[-0.03,+0.03]

第六章控制工作

組織的一切活動都是為了實現組織的目標,目標確定後,就層層分解落實到組織的各個部門直至各個成員。主管人員怎樣才能知道這些部門和成員的工作是否有助於實現目標?這就需要控制工作。本章論述控制工作的性質 原理和方法。控制工作是乙個過程,包括三個要素,即制定標準 根據標準衡量工作成效,以及採取措施糾正偏離標準...

第六章控制職能

一 單項選擇題 1 將控制工作劃分為現場控制 反饋控制和前饋控制的分類標準是 a 糾正措施的先後順序 b 控制原因或結果 c.外因和內因 d 控制的物件 2 以正在進行的計畫實施過程為控制重點的控制工作是 a 前饋控制 b 反饋控制 c 現場控制 d 計畫控制 3 在計畫實施過程中,大量的管理控制工...

第六章管理的控制職能

一 控制的一般理論。一 控制的含義與作用 含義 管理中的控制是指管理者為保證實際工作與計畫一致,有效實現目標而採取的一切行動。作用 1控制能保證計畫的實現,這是控制最根本的作用。2控制可以使複雜的組織活動協調一致 有序地運作,以增強組織活動的有效性。3控制可以補充與完善期初制定的計畫與目標,以有效的...