CN109683476A - 一种解析型模糊控制系统 - Google Patents

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梁树甜
汪伟
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Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

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Abstract

本发明公开了一种解析型模糊控制系统，针对的是一阶带有延迟的典型被控对象，为消除系统稳态误差，增加了积分环节，并提出了模糊控制器的传递函数及参数整定公式。在被控对象模型可知的情况下，本专利提出的控制系统相比经典PID控制有更好的控制效果；在被控对象模型不精确的情况下，本专利提出的控制方法有较强的适应性。

Description

一种解析型模糊控制系统
技术领域
本发明属于智能控制技术领域，具体是一种解析型模糊控制系统。
背景技术
智能控制理论是在经典控制理论和现代控制理论面临缺乏精确被控对象模型的形势下创立起来的新一代控制理论，是人工智能和反馈控制理论相结合的一种计算机数字控制形式。
模糊控制作为智能控制的一种重要而又有效的形式，得到了迅速发展。在模糊控制系统的设计方面，随着被控量及其论域分档级数的增加，模糊规则呈指数增长，规则数过多会造成模糊控制系统的算法实现困难，并难以满足实时控制的需要。
解决这个问题的方法之一是采用解析型模糊控制器，这种控制器通过解析描述来近似模糊控制规则，具有运行速度快、自适应能力强的特点。
发明内容
本发明专利的目的在于，针对一阶带有延迟（First-order Plus Dead-time，FOPDT）的典型被控对象，提供一种解析型模糊控制系统，用于指导解析型模糊控制系统的设计。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种解析型模糊控制系统，针对一阶带有延迟的典型被控对象，为消除系统稳态误差，增加了积分环节，其包括解析型模糊控制器、积分环节和被控对象，所述一阶带有延迟的典型被控对象的一般形式为：
上式中，为模型的放大倍数，为积分时间常数，为延迟时间, 为自然常数；
所述解析型模糊控制器的传递函数形式为：
上式中，为模糊控制器的比例因子，为调整因子，取值，其表示对误差和误差变化的加权情况；
所述积分环节的传递函数为：，式中为积分环节的放大倍数；
含积分环节的解析型模糊控制系统参数整定公式如下：
含积分环节的解析型模糊控制系统参数整定系数如下表
上表中，IAE、ISE、ITAE表示误差积分性能指标，公式如下：
上式中，为误差函数。
本发明具有如下优点：在被控对象模型可知的情况下，本专利提出的控制系统相比经典PID控制有更好的控制效果；在被控对象模型不精确的情况下，本专利提出的控制方法有较强的适应性。
附图说明
图1为本发明解析型模糊控制系统的基本结构图；
图2为本发明控制系统IAE指标最优的仿真结果对比图；
图3为本发明控制系统ISE指标最优的仿真结果对比图；
图4为本发明控制系统ITAE指标最优的仿真结果对比图。
具体实施方式
下面通过实例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例
参照图1所示，取一阶带有延迟的被控对象模型基如下：
根据本专利提出的公式及系数表，计算解析型模糊控制系统参数，计算结果见下表，下表中同时列出了最优PID控制的参数。
仿真对比结果如图2至图4。
从仿真结果看，利用本专利提出的设计方法，解析型模糊控制系统的控制效果在IAE、ISE、ITAE等积分指标和超调量、响应时间等控制指标上均优于最优PID控制器。
目前，已公开的专利、科技论文、毕业论文中与解析型模糊控制相关的内容较少，本专利提出的解析型模糊控制系统的设计方法与上述内容相比有两个创新点：一是提出了解析型模糊控制系统参数整定公式；二是提出了解析型模糊控制系统参数整定公式的系数表。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种解析型模糊控制系统，其特征在于：包括一阶带有延迟的典型被控对象、解析型模糊控制器和积分环节；
所述一阶带有延迟的典型被控对象的一般形式为
上式中为模型的放大倍数，为积分时间常数，为延迟时间, 为自然常数；
所述解析型模糊控制器的传递函数形式为：
上式中，为模糊控制器的比例因子，为调整因子，取值，其表示对误差和误差变化的加权情况；
所述积分环节的传递函数为：，式中为积分环节的放大倍数；
其中，解析型模糊控制系统参数整定公式如下：
解析型模糊控制系统参数整定系数如下表
上表中，IAE、ISE、ITAE表示误差积分性能指标，公式如下：
上式中，为误差函数。
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