模糊控制的理论基础优秀PPT.ppt
《模糊控制的理论基础优秀PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模糊控制的理论基础优秀PPT.ppt(79页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、模糊控制的理论基础你现在浏览的是第一页,共79页水塔水位控制 p1731、if(level is okay)then valve is no_change)12、if(level is low)then(valve is open_fast)3、if(level is high)then(valve is close_fast)4、if(level is okay)and(rate is positive)then(valve is open_slow)5、if(level is okay)and(rate is negative)then(valve is open_fast)你现在浏览的是
2、第二页,共79页控制的本意控制的本意 :为了达到某种目的对事物进行支配、:为了达到某种目的对事物进行支配、管管束、管制、管理、监督、镇压。束、管制、管理、监督、镇压。自动控制:在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称(称 ),使机器、设备或生产过程使机器、设备或生产过程()的某个工作状态或参数(即)的某个工作状态或参数(即 )自动)自动地按照预定的规律运行。地按照预定的规律运行。控制的定义例例例例1.1.1.1.钢铁轧制钢铁轧制钢铁轧制钢铁轧制:轧出厚度一致的高精度铁板轧出厚度一致的高精度铁板轧出厚度一致的高精度铁板轧出厚度一致的高精度铁
3、板温度控制温度控制温度控制温度控制,生铁成分控制生铁成分控制生铁成分控制生铁成分控制,厚度控制厚度控制厚度控制厚度控制,张力控制张力控制张力控制张力控制,等等。等等。等等。等等。例例例例2.2.2.2.程控机床程控机床程控机床程控机床:自动进刀切削,加工出预期的几何形自动进刀切削,加工出预期的几何形自动进刀切削,加工出预期的几何形自动进刀切削,加工出预期的几何形状状状状直线、圆弧等各种差补控制,进给量控制直线、圆弧等各种差补控制,进给量控制直线、圆弧等各种差补控制,进给量控制直线、圆弧等各种差补控制,进给量控制,等等。等等。等等。等等。控制装置或控制器控制装置或控制器控制装置或控制器控制装置或
4、控制器被控对象被控对象被控对象被控对象被控量被控量被控量被控量你现在浏览的是第三页,共79页模糊控制(1/10)l模糊控制与传统控制的差异:l传统控制的设计,以数学模型来描述受控系统。l模糊控制的设计,只需对系统的操作法则定义区分清楚即可,经过反复的误差修正就可以达到控制结果。你现在浏览的是第四页,共79页模糊控制(2/10)1.模糊控制系統我们关注的控制系统一般指的是反馈控制系统,利用误差(e)和误差的变化率来控制系统。你现在浏览的是第五页,共79页模糊控制(3/10)2.模糊控制器架构模糊化模糊推理(控制规则)反模糊化误差误差变化量模糊化控制信号明确控制信号模糊化誤差模糊化误差变化量你现在
5、浏览的是第六页,共79页三类模糊推理器:1、mamdani型模糊器:用max min运算做推理的运算的模糊推理器。2、larsen型模糊推理器:用乘积算法做模糊蕴含规则的模糊推理器。3、Sugeno型模糊推理器:(0阶和1阶)多条规则合成:你现在浏览的是第七页,共79页MATLAB及其应用 Matlab自身的优越性使其推出后得到各个领域专家学者的广泛关注,各个领域的专家学者相继推出了Matlab工具箱,其中主要有信号处理、控制系统、神经网络、模糊控制、最优系统、系统辨识、通信、图形图像处理、小波分析和样条等工具箱,而且工具箱还在不断增加和完善,这些工具箱给各个领域的工程研究和应用提供了有力的工
6、具。并且,随着计算机软硬件的更新及升级,Matlab这套软件的功能也变得越来越强大与实用,尤其是Simulink工具平台的出现,使得各个系统的设计和仿真变得相当容易和直观。你现在浏览的是第八页,共79页GUI工具anfisedit打开ANFIS编辑器的GUI(图形用户界面)fuzzy调用基本的FIS编辑器 mfedit隶属度函数编辑器 ruleedit规则编辑器和解析器 ruleview规则观察器和模糊推理方框图 surfview输出曲面观察器 你现在浏览的是第九页,共79页模糊控制系统实例p191Ball Juggler(slbb)魔法小球 Inverse kinematics(invkin
7、e)机器人手臂的往复运动 Defuzzification Methods 去模糊化方法 MF gallery 各种模糊函数 Water Tank(sltank)水箱控制 Water Tank with Rule Viewer带观测器的水箱控制 Cart and Pole(slcp)小车上的单摆Cart and two Poles(slcpp1)小车上的双摆 Backing Truck(sltbu)卡车倒车 Shower Model(shower)淋浴温控模型你现在浏览的是第十页,共79页Matlab在仿真中的应用lSimulink快速入门Simulink是一种利用matlab开发的系统仿真软件
8、工具。用来提供系统级的建模和仿真工作平台。它可以建模和仿真线形系统、非线性系统、连续(模拟)系统、离散系统和各类系统的混合系统。可以用动画来观察仿真过程。Simulink是一种工程人员适用的高级仿真工具软件。p177你现在浏览的是第十一页,共79页Simulink仿真环境lFilenewmodel新建模型lFileopen打开.mdl文件,打开一个模型。lSimulink打开simulink库,库中有各种仿真可用的元件。包含许多子库(continuous、discrete、function&table、math、nonlinear、signal&system、sinks、sources。)lM
9、atlab能用仿真解决的问题,基本上取决于simulink库。l与模糊控制有关的元件库是fuzzy logic toolbox。你现在浏览的是第十二页,共79页应用举例lMissile Guidance Systemldblcart1(双质量-弹簧系统)l建立一个最简单的系统l单质量弹簧系统 M你现在浏览的是第十三页,共79页水箱h你现在浏览的是第十四页,共79页建立一个复杂的系统l生长在罐中的微生物模型。lVan de pol方程你现在浏览的是第十五页,共79页子系统及其封装技术l压缩子系统l创建子系统l建立三辆小车的弹簧质量系统你现在浏览的是第十六页,共79页模糊控制具体过程l(以slta
10、nk为例)l1、建立被仿真物遵循的数学模型。l2、用simulink表现出上面的模型l3、收集人如何控制系统的经验(输入概念、输出概念、推理规则)l4、建立FIS系统表达出这种经验l5、把这些子系统连起来仿真分析你现在浏览的是第十七页,共79页微分方程的建立l列写系统微分方程的一般步骤为:确定系统的输入、输出变量;从输入端开始,按照信号的传递顺序,依据各变量所遵循的物理、化学等定律,列写各变量之间的动态方程,一般为微分方程组;消去中间变量,得到输入、输出变量的微分方程;标准化:将与输入有关的各项放在等号右边,与输出有关的各项放在等号左边,并且分别按降幂排列,最后将系数归化为如时间常数等反映系统
11、动态特性的参数。你现在浏览的是第十八页,共79页电阻电阻电容电容电感电感电学:欧姆定理、基尔霍夫定律。微分方程的建立(电学)你现在浏览的是第十九页,共79页Example 1l解:设回路电流为i,根据基尔霍夫定理:l消去中间变量i,可以得到:你现在浏览的是第二十页,共79页Example 2l列写如下图所示RC网络的微分方程。给定输入电压为系统的输入量,电容上的电压为系统的输出量。l解:设回路电流分别为i1、i2,由基尔霍夫定理得:由基尔霍夫电流定律,电容C1 中的电流为i1-i2,C2为i2,所以你现在浏览的是第二十一页,共79页你现在浏览的是第二十二页,共79页机械运动:牛顿定理、能量守恒
12、定理阻尼 B质量 M弹簧 K微分方程的建立(机械运动)你现在浏览的是第二十三页,共79页1 1)微分方程的系数取决于系统的结构参数)微分方程的系数取决于系统的结构参数2 2)阶次等于独立储能元件的数量)阶次等于独立储能元件的数量!静止(平衡)工作点作为零点,以消除重力的影响。Example 3你现在浏览的是第二十四页,共79页Example 4你现在浏览的是第二十五页,共79页你现在浏览的是第二十六页,共79页微分方程的求解l建立控制系统微分方程的目的之一是为了用数学方法定量研究控制系统的工作特性。当写出系统的微分方程以后,只要给出输入量和初始条件,便可以对微分方程求解,并由此了解系统输出量随
13、时间变化的特性。l线形定常系统的求解方法有:经典法和拉氏变换法。l求解线性定常微分方程的过程可归结为:(1)考虑初始条件,对微分方程中的每一项分别进行拉氏变换,将微分方程转变为变量的代数方程。(2)有代数方程求出输出量拉氏变换函数的表达式。(3)对输出量拉氏变换函数求反变换,得到输出量的时域表达式,即微分方程的解。你现在浏览的是第二十七页,共79页则函数f(t)的拉普拉氏变换存在,并定义为:式中:s=+j(,均为实数);F(s)称为函数f(t)的拉普拉氏变换或象函数,;f(t)称为F(s)的原函数,L为拉氏变换的符号。设函数设函数f(t)满足:满足:1)f(t)实函数;2)当t0时,f(t)=
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模糊 控制 理论基础 优秀 PPT
限制150内