计算机控制技术第13讲@ppt课件.ppt

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1、第六章：计算机控制系统的状态空间设计授课人：李会军其它现代数字控制方法简介自适应控制基础：建立在精确模型和精确控制的基础上与传统控制的区别：增加了实时决策系统分类：1、模型参考自适应控制2、自动寻优自适应控制2其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊概念天气冷热雨的大小风的强弱人的胖瘦年龄大小个子高低3其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学：由L.A.Zadh最早提出来1、模糊集合和隶属函数精确集合(非此即彼)：精确集合的隶属函数：模糊集合：如果集合X是对象x的集合，则X的模糊集合A定义如下称为x的隶属函数，

2、X称为论域4其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学2、论域：有两种形式离散论域(有序或无序)：如果集合，则X上的模糊集合A可表示为：矢量表示：例1：X为若干城市的集合X={北京，上海，天津，徐州}，X上的模糊集合A=“对城市的热爱程度”，则A可表示为：A={（北京，0.8），（上海，0.6），（天津，0.3），（徐州，1.0）}注意：隶属函数的取值范围为[0，1]；5其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学连续论域：如果论域X为实数域，即，论域中有无穷多个连续的点，该论域称为连续论域。连续论域上的模糊集合A可

3、表示为：3、隶属函数：类型多种多样三角形隶属函数：6其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学降半梯形隶属函数：升半梯形隶属函数：7其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学梯形函数：铃形函数：8其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学的基本运算空集：等集：子集：交集：并集：补集：9其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊数学的基本运算例2：假设论域上有两个模糊子集如下则有模糊集合的基本运算如下：10其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊关系精确关系：表示二个或二个以上集合元素之间的关联、交互、互连等关系是否存在；数学描

4、述：，是精确的集合隶属函数：举例说明：11其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊关系模糊关系：表示二个或二个以上集合元素之间关联、交互、互连是否存在或存在的程度；数学描述：，是两个论域；隶属函数：举例说明：12其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊关系模糊关系的合成：设R1是X和Y的模糊关系，R2是Y和Z的模糊关系，则R1和R2的合成是X到Z的一个模糊关系，记作，合成规则有多种，按最大-最小合成规则，其隶属函数为：例3：假设“子女与父母长得相似”的模糊关系为R1，“父母与祖父母长得相似”的模糊关系为R2，求“子女与

5、祖父母长得相似”的模糊关系R；解：按照最大-最小合成规则，关系合成如下13其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊推理广义前向推理：广义反向推理：14其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊推理模糊蕴含关系：Mamdani和Larsen分别提出最小和乘积的蕴含运算；广义前向推理公式：广义反向推理公式：15其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊推理例4：已知，，，，试确定，“Ifx是A，Theny是B”的模糊关系以及时，y是多少？解：按照最小运算法则，计算如下16其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊推理可得：而：即：17其

6、它现代数字控制方法简介模糊控制模糊逻辑控制器的基本结构在k时刻，误差和误差的变化定义为：输出18其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊控制系统的设计1、模糊化的策略(1)采用单点模糊化(2)选择合适的模糊函数2、知识库(1)数据库：存放输入输出语言变量的全部模糊集合的隶属度矢量值；(2)规则库：存放模糊控制规则，在推理时为推理机提供控制规则；3、推理机进行模糊推理，它根据输入的模糊量和知识库进行模糊推理，获得模糊控制量；19其它现代数字控制方法简介模糊控制模糊控制系统的设计4、清晰化(1)最大隶属度法。取隶属度最

7、大的控制量作为控制量的精确值；(2)加权平均法。计算公式为例5：如果得到的模糊控制量为解：分别使用两种清晰化方法进行计算最大隶属度法。论域中元素5的隶属度最大，取控制量加权平均法20其它现代数字控制方法简介预测控制预测控制的发展历史1、20世纪70年代后期，在美国、法国的工业过程领域出现了一类新型计算机控制算法，包括动态矩阵控制(DynamicMatrixControl,DMC)、模型算法控制(ModelAlgorithmControl)等，这类算法在工业过程应用中显示出很好的控制效果；2、1978年，理查勒特

8、(Richalet)详细阐述了这类算法的动因、机理和应用效果，并用模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)为其命名；3、1984年，美国控制年会(AmericanControlConference,ACC)首次出现了模型预测控制的专题组。从此之后，有关模型预测控制研究和应用的文献越来越多；21其它现代数字控制方法简介预测控制预测控制的基本原理基本思路：(1)