雙模糊控制器的設計與實現(xiàn)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 雙模糊控制器的設計與實現(xiàn) 本文基于模糊控制器的根底上，設計實現(xiàn)了一種雙模糊控制器，根據(jù)實際系統(tǒng)輸出信號的誤差大小利用兩個模糊控制器分別開展控制，以改善系統(tǒng)的快速性和消除誤差。 1 雙模糊控制器的設計 單模糊控制器主要用于快速響應及對大誤差的消除，在單模糊控制器中，將其誤差量化因子Ke增大，從而相當于縮小了誤差的基本論域，增大了對誤差變量的控制作用。同時，將誤差變化率因子Kec增大，以減小超量。將控制量的比例因子Ku減小，以減小系統(tǒng)振蕩。 雙模糊控制器原理圖如圖1所示,假設變量eo為大、小誤差的臨界值(人為可以根據(jù)實際設定)，當系統(tǒng)誤差較大時，用單模糊控制器1控制

2、，以到達快速響應、消除誤差的目的；當系統(tǒng)的誤差較小時，用單模糊控制器2開展控制，從而改善模糊控制器對于系統(tǒng)誤差較小時的控制效果，進而幫助取得較好的控制效果。 開展仿真時，給定輸入信號為單位階躍信號?？刂茖ο鬄橐坏湫蜁r變對象，數(shù)學模型表示為：其中T1、T2為時間常數(shù)，分別為100 s和72 s，為系統(tǒng)滯后時間10 s，K為比例系數(shù)，值為2。該系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，非線性特性，屬于典型的工業(yè)控制對象! 設計雙模糊控制器時，將輸入信號誤差e量化為8個等級，NB，NM，NS，NO，PO，PS，PM，PB，誤差變化率ec和輸出變量u量化為7個等級，NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB，誤差e及誤差變

3、化率ec、輸出變量u論域為。誤差e及誤差變化率ec、輸出變量u的隸屬度函數(shù)選為梯形隸屬度函數(shù)如圖2所示; 在總結經(jīng)驗和知識的根底上，得到模糊控制規(guī)則表如下表1所示?？刂埔?guī)則多少決定了控制系統(tǒng)的精度，控制規(guī)則的多少也與輸入輸出變量數(shù)目、每一變量的語言值數(shù)目等因素有關。此系統(tǒng)共設計了56條規(guī)則如下表1所示： 使用的推理方法是推理法。終推理結果是以模糊子集的形式來表示系統(tǒng)的輸出量閥門的校正量。閥門不能用這樣的表示方式開展調節(jié)，故需開展模糊量的化，本設計中采用了重心法來開展解模糊。 2 仿真過程及結果 利用MATLAB的SIMULINK開展仿真，建立本系統(tǒng)的雙模糊控制器仿真構造圖如圖3所示。仿真構造圖

4、里設計了兩個子系統(tǒng)如圖3，兩個子系統(tǒng)構造基本一致，只是具體參數(shù)選取不同。 利用SCOPE觀察實驗結果、記錄，比照試驗結果，其中圖4為常規(guī)PID控制輸出結果，圖5為模糊控制器輸出結果，圖6為雙模糊控制器輸出結果。 從結果對照圖來看，系統(tǒng)響應時間的比照：雙模糊控制響應時間短，模糊控制其次，常規(guī)PID控制響應時間長；常規(guī)PID控制到達穩(wěn)態(tài)600 s左右的時間，模糊控制需要400 s到達穩(wěn)態(tài)，而雙模糊控制器不到300 s即可到達穩(wěn)態(tài)。 常規(guī)PID控制存在明顯的超調，模糊控制及雙模糊控制則沒有超調。模糊控制方法和雙模糊控制器方法區(qū)別在于，模糊控制器存在25左右的穩(wěn)態(tài)誤差，而雙模糊控制器在穩(wěn)態(tài)時消除了穩(wěn)態(tài)誤差! 3 小結 本設計實現(xiàn)了一種雙模糊控制器，利用雙模糊控制器完成了對系統(tǒng)的仿真。仿真結果顯示，雙模糊控制器的上升時間短，響應速度快，穩(wěn)態(tài)精度高。從仿真結果來看，和常規(guī)PID控制及普通模糊控制相比，雙模糊控制器有效地減小了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，響應時間、超調量、穩(wěn)