文档介绍：华北电力大学〔北京硕士学位论文摘要
摘要
本文主要研究基于模糊模型构成推理形式的模糊控制器,针对以往的
模糊控制没有统一的参数整定的准则及大量的待整定参数,本文采用具有动态
交叉、变异概率的自适应遗传算法优化控制器的待定参数,改善了系统的
控制性能。首先,基于四条模糊规则的改进混合型,采用多个性能指标加
权的分别对其量化、比例因子,模糊后件参数和二者同时进行寻优,大量实例
表明三项寻优可明显的改善系统的动静态性能其次,基于模糊模型和常规
控制器参数调整经验,将参数整定方法融入到模糊规则中,亦用优化参数,
应用在电厂机组的主汽温串级控制系统的四个典型工况点仿真,表明具有很
好的控制品质和抗千扰能力。
关键词模糊控制器,模糊模型,自适应遗传算法,多目标优化,主汽温
华北电力大学北京硕士学位论文
第一章绪论
研究背景及意义
随着工业生产过程的日趋复杂化,系统不可避免地存在非线性、滞后和时变现
象。其中有的参数未知或缓慢变化有的带有延时和随机干扰有的无法获得较精
确的数学模型或模型非常粗糙。传统的比例,积分,微分
控制器虽然以其结构简单、工作稳定、适应性好、精度高等优点成为过
程控制中应用最为广泛最基本的一种控制器据日本统计,当前工业上使用的控制
中,控制约占,而现代控制理论的控制方式只有,而且调节
规律特别是对于线性定常系统的控制是非常有效的,一般都能够得到比较满意的控
制效果,其调节品质取决于控制器各个参数的确定。然而,针对上述的复杂系
统,如果使用常规的控制器,其参数不是整定困难就是根本无法整定,因
此不能得到满意的控制效果。为此,近年来各种改进的控制器如自校正、自适
应及智能控制器迅速发展起来。
随着微型计算机的飞速发展,模糊控制以它全新的控制方式在控制
界受到了极大的重视并有了迅速的发展。年,英国科学家首次将
模糊技术应用于汽轮机的控制,开辟了模糊控制理论应用的新领域。随着技术的发
展,模糊控制理论和模糊技术成为最广泛最有前景的应用分支之一。模糊控制器是
一种专家控制系统,它的优点是不需要知道被控对象的数学模型而能够利用专家已
有的知识和经验。重要的是当系统为非线性系统时,模糊控制器还可以产生非线性控
制作用。与传统的控制方式相比,它具有特别适合于那些难以建立精确数学模
型、非线性、大滞后和时变的复杂过程等特点。但是经过深入研究,也会发现基本模
糊控制存在着其控制品质粗糙和精度不高等弊病。而且用的最多的二维输入的模糊
控制器不是就是型,不是过渡过程品质不好就是不能消除稳态误差。因此,
在许多情况下,将模糊控制和控制两者结合起来,扬长避短,既具有模糊控制
灵活、适应性强、快速性好的优点,又具有控制精度高的特点。从模糊技术应
用于控制领域开始,许多的学者就开始着手二者的结合,以期待对传统控制的突破。
于是,许多模糊和相结合的控制器相继出现,包括基于模糊推理的参数自
整定、模糊和的复合控制器以及实现功能的模糊控制器等。
许多的仿真和实际例子都显示这些模糊控制器具有较好的性能。
然而,这些模糊控制器虽然比传统的控制器有很大的改进,但模糊规
则的获取,比例、量化因子和隶属函数的确定都具有一定的主观性,包含着需要人
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为确定的待寻优参数。对于这些参数,一般来说,可以根据系统原理和专家经验来
获得,但是如果要快速匹配这些参数,提高控制效果,获得一组最优解,则需要用
寻优的方法来解决。因此需要设定一个合适的优化指标使系统具有最优的控制性
能。但现有的大部分模糊控制器都是手工整定或试凑,没有合适的具体的优化
指标,因此一般都不能得到最好的控制性能。于是怎样把这种“最佳性”嵌入到控
制器中仍然是一个需要进一步强调和研究的重要问题川。
研究方法及发展现状
模糊控制的研究现状
模糊控制器主要有以下三种基本形式
增益调整型一模糊控制器
由于常规调节器不具有在线调整参数的功能,致使其不能满足偏差。及偏
差变化△。对参数的自整定要求,从而不能满足要求的性能指标或影响了其控制
效果的进一步提高。为了满足在不同偏差和偏差变化率△对参数自整定的要
求,利用模糊控制规则在线对参数进行修改,便构成了增益调整型模糊
控制器
该类控制器中输出的物理量直接对应增益参数,通过应用模糊规则实现对三个
增益参数的调整。其有两种形式
①基于性能监督的增益调整型模糊控制器,如
△气
有关性能指标可以是超调量、稳态误差或其它静动态特性。由于
这些性能指标需要一个完整控制过程得到,因此,该类控制器可以用于自整定或自
适应方式对增益进行动态调整。
②基于误差驱动的模糊控制器,等