企业官网建设流程全解析

为了同学都能访问网站如何做,江苏机械加工网,个人公司如何注册,铜川微网站建设3 模糊控制系统的设计 3.1 模糊控制器的结构分析 随着人们对模糊控制器的深入研究和广泛应用#xff0c;模糊控制器从原来单一的结构形式已发展成多样的结构形式。从模糊控制器输入、输出变量的个数多少可以分为单变量模糊控制器和多变量模糊控制器#xff1b;按模糊控制建模…3 模糊控制系统的设计3.1 模糊控制器的结构分析随着人们对模糊控制器的深入研究和广泛应用模糊控制器从原来单一的结构形式已发展成多样的结构形式。从模糊控制器输入、输出变量的个数多少可以分为单变量模糊控制器和多变量模糊控制器按模糊控制建模形式的不同又可以分为多值模型、数学方程模型和语言规则模型的模糊控制器从功能上分可以有自适应模糊控制器、自组织模糊控制器、自学习模糊控制器和专家模糊控制器等。但是无论哪种模糊控制器从它们的结构上看其基本组成是不变的仅是在设计机理和性能上有所改进通常将具有一个输入变量和一个输出变量(即一个控制量和一个被控制量)的系统称为单变量系统而将多于一个输入/输出变量的系统称为多变量控制系统。在模糊控制系统中也可以类似地分别定义为“单变量模糊控制系统”和 “多变量模糊控制系统”。所不同的是模糊控制系统往往把一个被控制量(通常是系统输出量)的偏差偏差变化以及偏差变化的变化率作为模糊控制器的输入。因此从形式上看这里输入量应该是三个但是人们习惯于称它为单变量模糊控制系统。常见的模糊控制器的几种结构形式如图3.1所示图3.1 模糊控制器的结构3.3 房间温度控制系统的模糊控制器设计常规控制理论的发展经历经典控制理论和现代控制理论两个阶段经典控制理论对控制线性系统是很有效的但对于非线性时变系统很难奏效。随着计算机发展而发展起来的基于状态变量描述的现代控制理论对于解决线性或非线性、定常或时变的多输入多输出系统的问题获得了广泛的应用。但是无论是采用经典控制理论还是现代控制理论设计一个控制系统都需要事先知道被控对象或生产过程精确的数学模型然后根据数学模型与给定的性能指标选择适当的控制规律进行控制系统设计。对于很难建立精确数学模型的被控对象采用常规的控制方法很难达到控制要求。在本系统的设计中温度是惯性很大的被控对象在控制系统中属于大滞后环节由于影响房间温度的因子如日照、房间客流量及用电器的散热等很复杂因此很难建立一个精确的数学控制模型。所以在本系统中我们采用了模糊控制算法作为本控制系统的算法。模糊控制器选定实际温度T与设定温湿度的偏差值e-T及其误差变化de作为输入语言变量把控制加热装置的供电电压u作为输出语言变量因此这样就构成了一个二维模糊控制器。如图3.2图 3.2 控制控制系统结构图4 模糊控制系统的仿真4.1 控制系统仿真概述4.1.1 控制系统仿真的含义仿真的基本思想是利用物理或数学的模型来类比模仿现实过程寻求规律它的基础是相似现象。仿真的方法有实物仿真、数学仿真混合仿真等。在控制系统得实验验证中如果这种实验中至少被控对象不是实物而是被控对象的数学模型这种控制系统实验就称为控制系统仿真。它是利用计算机研究控制系统性能的一门学问控制系统计算机仿真侧重与控制理论的计算机求解可以解决以往控制原理不能解决的问题。例如非线性系统的研究在控制原理课程中采用描述函数这样的近似方法来研究而用计算机仿真工具就能轻而易举地对复杂非线性系统进行精确的建模与仿真。再比如以往系统稳定性分析中由于没有办法直接解决高阶系统的特征值求解问题故只能利用各种间接方法如连续系统的Routh判据与离散系统的Jury判据等其实有了现代的计算工具利用一个指令就可以得出线性系统得全部特征根根据它们的位置立即就能判定系统的稳定性且能得到比传统间接方法多得多的信息。计算机仿真概括地说是“建模——实验——分析”的过程进行一次完整地计算机仿真主要有下列步骤1项目列举2设置目标及完整的项目计划3建立模型和收集数据4编制程序和验证——利用数学公式、逻辑公式和算法等来表示实际系统的内部状态和输入输出关系建模者必须是采用语言如FORTRAN、C还是专用仿真语言来编制程序在本论文中我选取的是MATLAB和其仿真工具SIMULINK5确认6实验设计——包括仿真的方案、初始化周期的长度、仿真运行的长度等7生产性运行和分析8文件清单和列表9实现4.1.2 控制系统仿真的应用现代仿真技术经过50年的发展与完善已经在各个行业做出了卓越贡献。同时也充分体现出其在科技发展与社会进步中的重要作用。作为分析、设计、验证手段控制系统仿真应用在控制工程研究的各个阶段从方案论证、系统设计、样机验证……直到产品例行实验。方案论证阶段多用简化了的系统模型进行数学仿真探讨方案的可行性。设计阶段的仿真也是数学仿真是控制系统计算机辅助设计的组成部分这一阶段以设计好的精确模型为验证对象检验系统设计效果。直接用仿真机来设计系统也是有的例如参数寻优设计法。 样机验证仿真为物理仿真控制器或控制器的某些组成部分为实物其它部分为模型通过这种仿真检查实物与模型的差异。就专业范围而言控制系统仿真应用在各种各样的控制工程研究中。如航空与航天工业、电力工业、原子能工业、石油、化工和冶金工业以及医学、社会学等非工程领域。4.1.3 控制系统仿真的展望展望未来控制仿真在以下几个方面将有较大的发展以实时仿真为应用背景的并行仿真技术控制系统仿真集成环境技术仿真自动化和智能化人—机系统仿真中的图像技术和虚拟现实技术交互仿真技术等。4.2 房间温度模糊控制系统的MATLAB仿真4.2.1 MATLAB模糊逻辑仿真工具箱MATLAB语言是美国Math公司研制开发的大型计算软件自1985年问世以来特别是1993年4.X windows版本的出现使得MATLAB语言的使用获得了巨大的发展。它的强大的矩阵处理与运算功能 、丰富的图形绘制能力深受用户的青睐。控制领域的研究者与工程技术人员对此给与了极大的关注。国际上众多的知名学者在此基础上先后开发出一系列的相关工具箱(toolbox)。如控制系统系统工具箱(Control System toolbox)、神经网络工具箱(NeuralNelwork Toolbox)、系统辨识工具箱(System identification Too;box)、最优化工具箱(optizimation Toolbox)、鲁棒控制工具箱(Robust control Toolbox)、模糊逻辑工具箱(fuzzy logic toolboxs)等以及集成在MATLAB上的面向结构图的系统分析平台simulink从而使得MATLAB的功能得到全面提高几乎覆盖了控制领域各个研发分支成为国际控制领域最为重要与流行地对控制系统进行分析研究的软件工具。利用MATLAB软件中的SIMULINK工具箱和 FUZZY工具箱构造模糊控制系统的结构图就可以对模糊控制器进行控制性能仿真分析。1模糊逻辑工具箱MATLAB模糊逻辑工具箱中有5个基本工具用于建立、编辑和观察模糊推理系统。它们分别是模糊推理系统编辑器、隶属度函数编辑器、规则编辑器、规则观察器和曲面观察器。这些GUI工具之间是动态连接的使用它们中的任一个对FIS的修改将影响任何其它已打开的GUI中的显示结果。FIS编辑器为系统处理高层属性即输入输出属性。隶属度函数编辑器用于定义对应于每个变量的隶属度函数的形状。规则编辑器是一个基于MATLAB的用于显示模糊推理方框的工具可以用做一个诊断工具显示正在使用的规则或单独的隶属度函数形状如何影响结果。曲面观察器用于显示一个输出与一个或两个输入之间的依赖情况即它为系统生成和绘制输出曲面映射。2SIMULINK工具箱SIMULINK工具箱主要用于动态系统的仿真。SIMULINK模块库中提供了建立系统模型所需的大部分模块进入MATLAB环境后只需键入SIMULINK命令就可打开该模块库用户可以根据自己的系统选择所需模块将其用鼠标拖到自己的系统模型中然后用鼠标划线连起来就构成了系统的SIMULINK描述。系统的模型建立好后用户可以根据系统的不同需要设置或更改模块的参数然后打开仿真菜单(Simulation)设置仿真参数起动仿真过程。仿真结束后用户可以通过示波器(Scope)或polt绘图函数观察系统的仿真输出。4.2.2 FIS的建立根据本实验的情况我们做如下仿真(1) MATLAB环境下Fuzzy创建的原始的 FIS图形编辑函数窗口中只有一个输入模块对于双输入系统可点击Edit/Addinput选项增加一个输入模块。4.2.4 模糊控制系统性能的改善由图3.7a所示模糊控制系统的稳态性能尚不能令人满意常规模糊控制系统稳态性能差的一个重要原因就是模糊控制器的输入量被模糊量化取整而引起的控制器调节死区以及控制量的分档而引起的调节过粗再加上缺少积分作用所形成的是一种粗糙控制器。模糊控制的控制性能取决于它的控制规则而根据人的经验总结出来的控制规则往往具有一定的片面性。普通模糊控制器的控制规则一旦确定便不能改变就必然不能很好地适应系统动态特性的变化或随机干扰的影响从而影响模糊控制的效果。图3.6 Fuzzy—PID双模控制